JPWO2006054601A1 - コンデンサ内蔵多層基板とその製造方法、及び冷陰極管点灯装置 - Google Patents

コンデンサ内蔵多層基板とその製造方法、及び冷陰極管点灯装置 Download PDF

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Abstract

コンデンサ内蔵多層基板を用いた冷陰極管点灯装置により複数の冷陰極管を共通の電源により均一の輝度で点灯させるとともに、冷陰極管点灯装置の小型化を実現することを目的として、少なくとも4つの導体層が積層されたコンデンサ内蔵多層基板は、両面に導体層が形成された誘電体層の部材に対して、その両側から接着層P1、P2を介して一方の面に導体層が形成された誘電体層を加熱して押圧し、互いに圧着することにより形成され、特定の導体層をスルーホールの内面に形成された接続部により電気的に接続している。

Description

本発明は、コンデンサ内蔵多層基板とその製造方法、及びそのコンデンサ内蔵多層基板を用いた冷陰極管点灯装置に関し、特に複数の冷陰極管を点灯させるための冷陰極管点灯装置に関する。
蛍光管はその電極の構成により熱陰極管と冷陰極管とに大別される。熱陰極管(以下、HCFLと略称する)は電極にフィラメントを有し、このフィラメントを熱して熱電子を放出させて発光する構成である。一方、冷陰極管(以下、CCFLと略称する)は電極が高電圧の印加により多数の電子を放出する物質で構成されている。即ち、CCFLはHCFLと異なり、電極が熱電子を放出するフィラメントを含まない構成である。従って、CCFLは、HCFLに比べて、管径が極めて細く、寿命が長く、そして消費電力が少ない点で有利である。これらの利点により、CCFLは主に、液晶ディスプレイのバックライト装置及びファクシミリやスキャナの光源等、特に薄型化、小型化及び省電力化が強く要求される製品における光源として多用されている。
また、CCFLは、HCFLに比べて、放電開始電圧が高く、放電時に電極間に流れる放電電流(以下、管電流と略称する)が小さく、そしてインピーダンスが高い、という電気的特性を有する。CCFLは、特に、管電流の増大に伴い、電極間における抵抗値が急落する、という負性抵抗特性を有する。このようなCCFLの電気的特性が考慮されて、冷陰極管点灯装置(以下、CCFL点灯装置と略称する)の構成が工夫されている。特に、CCFLの用途では装置の小型化や薄型化、及び省電力化が重要視されているため、CCFL点灯装置においても小型化、特に薄型化及び省電力化が強く要求されている。
従来のCCFL点灯装置としては、例えば、日本の特開平8−273862号公報に開示されたものがある。図12は、その従来のCCFL点灯装置の構成を示す回路図である。図12に示す従来のCCFL点灯装置は、高周波発振回路200、昇圧トランス300、及びインピーダンス整合部400を有する。
高周波発振回路200は、直流電源100からの直流電圧を高周波の交流電圧に変換し、その交流電圧を昇圧トランス300の一次巻線L1に印加する。昇圧トランス300は一次巻線L1に印加された電圧より極めて高い電圧を二次巻線L2の両端に発生させる。その高い二次電圧Vはインピーダンス整合部400でインピーダンスが整合されてCCFL500の両端に印加される。インピーダンス整合部400は、例えば、チョークコイル401とコンデンサ402との直列回路を具備する。コンデンサ402はCCFL500の周辺の浮遊容量を含む。インピーダンス整合部400において、チョークコイル401のインダクタンスとコンデンサ402の容量との調節により、昇圧トランス300とCCFL500との間のインピーダンスが整合される。
CCFL500の点灯時、昇圧トランス300の一次巻線L1に電圧が印加されると、インピーダンス整合部400のチョークコイル401とコンデンサ402との共振によりCCFL500の両端電圧VRが急上昇し、その両端電圧VRは放電開始電圧を超える。この結果、CCFL500は放電を開始し、発光を始める。その後、CCFL500の電極間に流れる管電流IRは増加し、この管電流IRの増加に伴い、負性抵抗特性によりCCFL500の抵抗値は急落する。CCFL500の抵抗値の急落に伴い、CCFL500の両端電圧VRが降下する。そのとき、インピーダンス整合部400の作用により、CCFL500の両端電圧VRの変動に関わらず、管電流IRは安定に維持される。すなわち、CCFL500の輝度が安定状態に維持される。
図12に示した回路図では、昇圧トランス300の二次巻線L2とチョークコイル401が異なる回路素子として表示している。しかし、実際のCCFL点灯装置では、一つの漏洩磁束型トランスの二次巻線が、昇圧、チョーク、及びインピーダンス整合の三つの作用のために兼用されている。従って、漏洩磁束型トランスを有するCCFL点灯装置は、部品点数が少なく、装置サイズを小さく抑えることが可能な構成であった。すなわち、従来のCCFL点灯装置では漏洩磁束型トランスが特に小型化において有利であると考えられ、多用されていた。
特開平8−273862号公報 特開2003−218536号公報 特開2004−200263号公報 特開2002−204073号公報
液晶ディスプレイにおけるバックライト装置では、特に高輝度が要求される。従って、そのバックライト装置として棒状のCCFL(冷陰極管)を用いる場合には、複数のCCFLの設置が望ましい。このようなバックライト装置においては、複数のCCFLのそれぞれの輝度が同じであることが望ましい。また、このような液晶ディスプレイの分野における重要な課題である小型化を達成するためには、CCFLを点灯させるための点灯装置は小型でなければならなかった。これらの要求を満たすためには、複数のCCFLを同じ電圧で駆動できるように並列接続が望ましい。
しかしながら、複数のCCFLを並列接続して、同じ電圧で駆動することは、以下の理由により困難であった。
CCFLは前述のように負性抵抗特性を有している。従って、複数のCCFLを単純に並列接続するだけでは、点灯時においていずれか一つのCCFLだけに電流が集中する可能性があり、電流が集中した場合には、その電流が集中した一つのCCFLしか点灯しない現象が生じる場合があった。更に、複数のCCFLを共通の電源と並列に接続しても、それぞれのCCFLと電源間の配線、特にその長さが異なっている。従って、浮遊容量はCCFLごとに異なっている。それ故、複数のCCFLを並列接続して駆動しても、CCFLごとに管電流を制御する必要があり、管電流のばらつきを無くすための制御回路が必要であった。
従来のCCFL点灯装置においては、一つの漏洩磁束型トランスを複数のCCFLに対する共通のチョークコイルとして利用すること、一つの漏洩磁束型トランスと各CCFLとの間で高精度にインピーダンス整合を行うこと、及び個々の管電流を高精度に制御すること、の全てを成立させることは困難であった。また、漏洩磁束型トランスに代えて、圧電トランスを用いる場合においても、同様に困難であった。それ故、従来のCCFL点灯装置では、電源(特に漏洩磁束型トランス)をCCFLごとに一つずつ設置し、それぞれの電源でそれぞれの管電流を制御していた。即ち、従来のCCFL点灯装置では電源がCCFLと同数だけ必要であった。従って、従来のCCFL点灯装置の構成では、部品点数の低減を図ることが困難であり、装置全体の更なる小型化を達成することができなかった。
本発明は、一つの電源で複数の冷陰極管(CCFL)を同じ輝度で点灯させることが可能な冷陰極管点灯装置を提供することを目的としている。この冷陰極管点灯装置においては、複数のバラストコンデンサが多層基板により構成されており、更なる小型化を実現させるとともに、安定した性能を有し、かつ量産に適した冷陰極管点灯装置を提供することを目的としている。
本発明に係るコンデンサ内蔵多層基板は、誘電体層を介して少なくとも4つの導体層が積層されたコンデンサ内蔵多層基板であって、少なくとも
第1の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第1の導体層が積層された第1の部材、
第2の誘電体層の両方のそれぞれの面に所定の導電パターンを有する第2の導体層と第3の導体層がそれぞれ積層された第2の部材、
第3の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第4の導体層が積層された第3の部材、
前記第1の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の一方の面との間に配置され互いの面を接着する第1の接着層、及び
前記第3の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の他方の面との間に配置され互いの面を接着する第2の接着層、を有しており、
当該コンデンサ内蔵多層基板における所定位置に形成されたスルーホールの接続部により特定の導体パターンを接続して導体層間コンデンサのブロックが複数個形成されている。
本発明に係るコンデンサ内蔵多層基板の製造方法は、誘電体層を介して少なくとも4つの導体層を積層して構成されるコンデンサ内蔵多層基板の製造方法であって、少なくとも
第1の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第1の導体層が積層された第1の部材を製造する工程、
第2の誘電体層の両方のそれぞれの面に所定の導電パターンを有する第2の導体層と第3の導体層がそれぞれ積層された第2の部材を製造する工程、
第3の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第4の導体層が積層された第3の部材を製造する工程、
前記第1の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の一方の面との間に第1の接着層を配置する工程、
前記第3の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の他方の面との間に第2の接着層を配置する工程、
前記第1の誘電体層と前記第2の誘電体層と前記第3の誘電体層とを前記第1の接着層と前記第2の接着層とを介して互いに接着するよう挟み付ける方向に加熱して加圧する工程、
特定の導体パターンの所定位置にスルーホールを形成する工程、及び
前記スルーホールの内面に接続部を形成して特定の導体パターンを電気的に接続して導体層間コンデンサのブロックが複数個形成される工程、を有する。
本発明に係る冷陰極管点灯装置は、誘電体層を介して少なくとも4つの導体層が積層されて構成された複数のバラストコンデンサを有するコンデンサ内蔵多層基板、及び
前記バラストコンデンサを通して前記冷陰極管に電力を供給する低出力インピーダンスを持つ低インピーダンス電源、を具備する冷陰極管点灯装置であって、
前記コンデンサ内蔵多層基板は、
誘電体層を介して少なくとも4つの導体層が積層されたコンデンサ内蔵多層基板であって、少なくとも
第1の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第1の導体層が積層された第1の部材、
第2の誘電体層の両方のそれぞれの面に所定の導電パターンを有する第2の導体層と第3の導体層がそれぞれ積層された第2の部材、
第3の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第4の導体層が積層された第3の部材、
前記第1の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の一方の面との間に配置され互いの面を接着する第1の接着層、及び
前記第3の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の他方の面との間に配置され互いの面を接着する第2の接着層、を有しており、
当該コンデンサ内蔵多層基板における所定位置に形成されたスルーホールの接続部により特定の導体パターンを接続して前記バラストコンデンサを構成する導体層間コンデンサのブロックが複数個形成されている。
複数の冷陰極管においては、一般に、設置条件(例えば、配線の長さ、配線のパターン、冷陰極管の管壁と装置外部(例えば液晶ディスプレイのケース)との距離等の相違により周辺の浮遊容量にばらつきが生じ、特に管壁と装置外部との間に流れる漏れ電流にばらつきが生じる。
本発明による上記の冷陰極管点灯装置では従来の冷陰極管点灯装置における前提に反し、電源の出力インピーダンスが抑制されている。その代わり、冷陰極管のそれぞれに少なくとも一つずつ、バラストコンデンサが接続されている。
バラストコンデンサの容量は、好ましくは冷陰極管ごとに調節される。それにより、バラストコンデンサ間での容量のばらつきが複数の冷陰極管間での浮遊容量のばらつきと精度高く一致する。すなわち、バラストコンデンサそれぞれのインピーダンスが冷陰極管それぞれの周辺の浮遊容量の合成インピーダンスと整合する。その結果、複数の冷陰極管間では、特に設置条件の相違による漏れ電流のばらつきに関わらず、管電流が均一に維持される。上記のように、バラストコンデンサの容量を冷陰極管ごとに調整することにより、低インピーダンス電源とバラストコンデンサそれぞれとの間の配線が長くても、更にバラストコンデンサごとに容量が大きく異なっても、複数の冷陰極管間で管電流にばらつきが生じることがない。従って、複数の冷陰極管間では設置条件の相違に関わらず、輝度が均一に維持される。
本発明の冷陰極管点灯装置の構成において、共通の低インピーダンス電源で複数の冷陰極管を同じ輝度で一様に点灯させることが可能となる。
本発明の冷陰極管点灯装置は、配線のレイアウトに対する柔軟性が高く、特に配線が長くても対応することができる。そのとき、好ましくは、低インピーダンス電源が本発明に係るコンデンサ内蔵多層基板とは異なる基板に実装される。このように基板の分離は、複数の冷陰極管間での輝度の均一化を損なうことなく、容易に実現することができる。
バラストコンデンサや回路素子は一般に、低インピーダンス電源を用いることによりサイズが小さく構成できる。また、バラストコンデンサは電力消費に伴う発熱における温度が低い。従って、バラストコンデンサを搭載するコンデンサ内蔵多層基板が、低インピーダンス電源を搭載する基板から分離され、冷陰極管のごく近くに設置することが可能となる。これにより、バラストコンデンサを搭載するコンデンサ内蔵多層基板と冷陰極管とにより構成される部分を容易に薄型化することが可能となる。
例えば、冷陰極管が液晶ディスプレイのバックライト装置として利用されるとき、その液晶ディスプレイの薄型化を容易に実現することが可能となる。即ち、本発明の冷陰極管点灯装置は、特に、液晶ディスプレイのバックライトの駆動装置としての利用において有利である。
本発明の冷陰極管点灯装置は、低インピーダンス電源が採用され、かつバラストコンデンサのインピーダンスがCCFLのインピーダンスと同程度に高く設定されている。従って、本発明の冷陰極管点灯装置に用いられるバラストコンデンサは容量が小さく設定できる。従って、本発明においては、バラストコンデンサを基板の導体層間の容量として実現できる。そのとき、バラストコンデンサは全体が基板内部に埋め込まれるため、そのバラストコンデンサのサイズ、特に厚みは従来のものより著しく小さいものとなる。その結果、複数の冷陰極管を並列駆動させる場合でも、冷陰極管点灯装置と冷陰極管との間の接続部分が小さく、特に薄く構成することが可能となる。このように冷陰極管点灯装置と冷陰極管との間の接続部分を薄型化することは、特に、液晶ディスプレイのバックライトの駆動装置としての利用において有利である。
上記のように本発明の冷陰極管点灯装置においては、バラストコンデンサを有するコンデンサ内蔵多層基板を用いることが装置全体の小型化に極めて効果的である。
また、本発明のコンデンサ内蔵多層基板の内部では各層の厚みが高精度に均一に形成されるため、コンデンサ内蔵多層基板におけるバラストコンデンサは容量のばらつきが極めて小さい。
さらに、本発明のコンデンサ内蔵多層基板においては、導体層の形状が複雑なものであっても容易に形成することが可能であり、かつ、コンデンサ内蔵多層基板の層数は容易に調整することができる。これにより、複数のバラストコンデンサを直列又は並列に接続させることが容易である。従って、本発明のコンデンサ内蔵多層基板においては、バラストコンデンサの耐圧と容量との設定の自由度が高いものとなっている。
本発明のコンデンサ内蔵多層基板では、導体層が、好ましくは、蒸着された導体の膜で構成されている。このような導体層はいわゆる自己回復作用を持ち、すなわち過電流の発生時に溶断されることで過電流を抑えることができる。従って、本発明のコンデンサ内蔵多層基板を用いることにより、冷陰極管と冷陰極管点灯装置とが過電流による破壊を回避できる構成となる。
本発明の冷陰極管点灯装置では、好ましくは、バラストコンデンサのインピーダンス、冷陰極管周辺の浮遊容量の合成インピーダンス、及び冷陰極管の点灯時のインピーダンスが整合するよう調整されている。特に、バラストコンデンサは、少なくとも4つの導体層を有し、これら導体層間に絶縁性を有する均一な厚みの誘電体層であるコア材を介在させて導体層が互いに電気的に分離した状態で互いに密着して一体化されている。そして、バラストコンデンサが、コンデンサ内蔵多層基板の導体層間の容量として形成されるので、その容量の設定が容易であり、かつ容量のばらつきが小さい。従って、本発明において、インピーダンス整合はバラストコンデンサと冷陰極管との組合せごとに、高精度で調整することができる。このように構成されているため、本発明の冷陰極管点灯装置では、複数の冷陰極管間では周辺の浮遊容量のばらつきに関わらず、管電流が均一に保持されるため、均一な輝度が確実に維持される。
本発明の冷陰極管点灯装置ではバラストコンデンサ全体がコンデンサ内蔵多層基板内部に埋め込まれる構成であるため、従来の冷陰極管点灯装置とは異なり、そのコンデンサ内蔵多層基板自体の表面と冷陰極管の表面との間隔を所望の距離に調節することにより、高温による誤動作と絶縁破壊による故障とを回避することができる。本発明のコンデンサ内蔵多層基板は、耐熱性と耐電圧性がいずれも高いため、コンデンサ内蔵多層基板の表面と冷陰極管の表面との間隔を短く設定することが可能となる。従って、本発明の冷陰極管点灯装置では冷陰極管とコンデンサ内蔵多層基板との接続部分の薄型化が容易である。その接続部分での薄型化の向上は特に、液晶ディスプレイのバックライトの駆動装置としての利用において有利である。
本発明の冷陰極管点灯装置では好ましくは、バラストコンデンサを搭載するコンデンサ内蔵多層基板の表面が冷陰極管の長さ方向(中心軸方向)に対して直交して設置される。それにより、コンデンサ内蔵多層基板の表面と冷陰極管の表面との距離を安全な範囲内に保持した状態で、冷陰極管とコンデンサ内蔵多層基板との接続部分を小型化することが可能となる。更に、本発明の構成においては、冷陰極管の端部(一方の電極)をコンデンサ内蔵多層基板へ容易に接続することができ、且つその接続状態が安定に保持される。
バラストコンデンサを搭載するコンデンサ内蔵多層基板は、その表面が冷陰極管の長さ方向(中心軸方向)に対して直交するよう設置されており、バラストコンデンサを構成する導体層のうち、冷陰極管に最も近い導体層が冷陰極管の電極に接続され、冷陰極管から最も遠い導体層が低インピーダンス電源に接続されるよう構成することが好ましい。このように構成することにより、複数の冷陰極管間では電極電位の変化のばらつきが更に抑えられる、管電流の均一性、すなわち輝度の均一性が更に向上する。
本発明の冷陰極管点灯装置では、好ましくは、バラストコンデンサに接続され、複数の冷陰極管の合成インピーダンスより低い出力インピーダンスを持つトランスが低インピーダンス電源に含まれている。本発明の冷陰極管点灯装置においては、従来の冷陰極管点灯装置での前提に反し、トランスの出力インピーダンスが抑えられるので、低い出力インピーダンスの電源が実現される。
本発明において、トランスの出力インピーダンスの低減に効果的な手段としては例えば、そのトランスが、コアと、そのコアに巻かれる一次巻線と、その一次巻線の内側若しくは外側又はその両方に巻かれる二次巻線と、を有して構成される。このように構成することにより、漏れ磁束が低減するため、本発明においては、出力インピーダンスが抑えられる。更に、本発明においては、漏れ磁束による周辺機器への悪影響(例えばノイズの発生)が抑えられている。
本発明の冷陰極管点灯装置では、低インピーダンス電源を上記のトランスに代えてパワートランジスタを用いても良く、このパワートランジスタをバラストコンデンサに接続しても良い。パワートランジスタの利用は出力インピーダンスを容易に、かつ効果的に低減させ得る。従って、本発明の冷陰極管点灯装置は、より多数の冷陰極管を一様に点灯させることが可能となる。
本発明のコンデンサ内蔵多層基板は、その基板内部では各層の厚みが高精度に均一な多層基板により構成されているため、形成されるバラストコンデンサ容量のばらつきを極めて小さく設定できる。また、本発明のコンデンサ内蔵多層基板は、導体層の形状が比較的複雑なものであっても容易に形成可能であり、且つ、基板の層数は比較的容易に調整できる。従って、本発明のコンデンサ内蔵多層基板においては、複数のバラストコンデンサを直列又は並列に接続させることが容易であり、バラストコンデンサの耐圧と容量の設定の自由度が高い。
また、本発明によるコンデンサ内蔵多層基板を用いた冷陰極管点灯装置は、複数の冷陰極管のそれぞれに少なくとも一つずつ接続される複数のバラストコンデンサと共通の低インピーダンス電源とにより、従来の冷陰極管点灯装置とは異なり、共通の電源で複数の冷陰極管を均一に点灯させることが可能となる。
更に、本発明のコンデンサ内蔵多層基板は、少なくとも4つの導体層を有し、これら導体層間に絶縁性を有する均一な厚みの誘電体層であるコア材を介在させて導体層が互いに電気的に分離した状態で互いに密着し一体化されている。また、本発明においては、コンデンサ内蔵多層基板において対向する複数の導体層間の容量を有するバラストコンデンサが構成されているため、均一な容量を有するコンデンサ内蔵多層基板を確実に製造することが可能であり、コンデンサ内蔵多層基板を有する装置を量産可能な装置として容易に実現することができる。
本発明によるコンデンサ内蔵多層基板を用いた冷陰極管点灯装置では、バラストコンデンサがコンデンサ内蔵多層基板の導体層間の容量として形成されている。これにより、バラストコンデンサ全体が基板内部に埋め込まれる構成であるため、冷陰極管と冷陰極管点灯装置との接続部分を極めて薄く形成することが可能となる。特に、本発明の冷陰極管点灯装置が液晶ディスプレイのバックライトの駆動装置として利用されるとき、上記ように構成されたバラストコンデンサの利用は液晶ディスプレイの薄型化に極めて効果的である。
本発明に係る実施例1の冷陰極管点灯装置を搭載する液晶ディスプレイのバックライト装置の構成を示す斜視図 図1におけるII−II線により切断した液晶ディスプレイの断面図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置の構成を示す回路図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置に含まれる昇圧トランスの構成を模式的に示す分解組立図 図4におけるV−V線により切断した昇圧トランスの断面図 本発明のコンデンサ内蔵多層基板の各種構成を示す模式図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における第2の基板とCCFL20との接続部近傍を示す拡大図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロック内の導体層のパターンを示す平面図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックの一部断面図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックのコンデンサ内蔵多層基板の構造及び製造方法を説明するための図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置におけるコンデンサ内蔵多層基板の各種接続状態を説明するための図 従来のCCFL点灯装置の構成を示す回路図
符号の説明
20 冷陰極管(CCFL)
50 第2の多層基板
21A,21B 導体パターン
22A,22B 導体パターン
23A,23B 導体パターン
24A,24B 導体パターン
61 第1のスルーホール
62 第2のスルーホール
63 第3のスルーホール
64 第4のスルーホール
71 第1の接続部
72 第2の接続部
73 第3の接続部
74 第4の接続部
81 第1のリード線
82 第2のリード線
B1,B2,B3 コア材
P1,P2 プリプレグ
CB1,CB2,CB3 バラストコンデンサ
X1 第1の導体層
X2 第2の導体層
X3 第3の導体層
X4 第4の導体層
以下、本発明に係る冷陰極管点灯装置に用いられるコンデンサ内蔵多層基板及び冷陰極管点灯装置の最良の形態である実施例1について、添付の図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明に係る実施例1の冷陰極管点灯装置(以下、CCFL点灯装置と略称する)を搭載する液晶ディスプレイのバックライト装置の構成を示す斜視図である。図1においては、液晶ディスプレイのケース10の背面が上側に描かれている。また、ケース10の内部を示す目的で、ケース10の背板と側板との一部が取り除かれている。図2は図1に示したII−II線に沿って切断した断面図である。図2の断面図において、図1に示される矢印が視線方向を示す。
図1と図2とで示される液晶ディスプレイは、ケース10、平行に配置された複数の冷陰極管(以下、CCFLと略称する)20、CCFL20の背面側に配置された反射板30、ケース10の背面(CCFL20と対向しない面)上に設けられた第1の基板40、CCFL20の一方の電極20Aに接続される第2の基板50、CCFLの他方の電極20Bに接続される第3の基板60、及びCCFL20の正面側に配置された液晶パネル70(図2参照)を有する。
本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における回路構成は、主に第1のブロックA、第2のブロックB及び第3のブロックCの3つのブロックに分けられ、それぞれのブロックA,B,Cにおける回路素子は第1の基板40、第2の基板50及び第3の基板60のそれぞれに実装される。
ケース10は、例えば金属製の箱であり、接地されている。このようにケース10が接地されているため、CCFL20から放射される電磁的ノイズ及び外部から入射される電磁的ノイズはいずれも遮蔽される。
図2に示すように、ケース10の正面側(図2における下側)は開放されている。ケース10の内側には、その背面側から正面側の方向に、反射板30、CCFL20及び液晶パネル70が順に配設されている。
細い棒状のCCFL20は複数本(例えば16本)で構成され、それぞれが平行で実質的に一平面内に配置されている。各CCFL20の両端には、絶縁性、耐熱性及び収縮性を有する材料、例えばゴム製のチューブ(図示せず)が被せられている。これらのチューブはケース10に固定されたブラケット(図示せず)により支持されている。このようにブラケットにより各CCFL20は、平行で実質的に一平面内に保持されており、各CCFL20の間隔は等しく配置されている。即ち、各CCFL20は、液晶ディスプレイの横方向においては平行であり、縦方向においては等間隔で並設されている。
各CCFL20の両端側から導出する電極20A,20Bに接続される第2の基板50と第3の基板60は、例えばCCFL20の長手方向(中心軸方向)に対して直交する方向で各CCFL20の両端側に設置される。このように第2の基板50と第3の基板60とを配置することにより、第2の基板50と第3の基板60のそれぞれの表面は、CCFL20からの距離を安全な領域に維持される。従って、第2の基板50と第3の基板60は、各CCFL20に対して最適最小距離に確実に配置され、液晶ディスプレイのバックライト装置として小型化が達成される。
更に、第2の基板50と第3の基板60とを上記のように配置することにより、CCFL20の両端の端子と第2の基板50と第3の基板60とを容易に実装することが可能となり、且つ各CCFL20は安定した状態で保持される。
実施例1のCCFL点灯装置で構成されたバックライト装置において、第2の基板50と第3の基板60は多層プリント配線板で構成されている。なお、第2の基板50と第3の基板60は、フレキシブルな多層プリント配線板であっても良い。第1の基板50及び第2の基板60は、耐熱性及び難燃性を有し、且つ高電圧に耐える材料より形成されている。このため、第2の基板50と第3の基板60は、耐熱性及び難燃性が高く、高電圧に耐える構成となる。
第2の基板50と第3の基板60とはそれぞれ、複数の導体層、好ましくは銅箔と、複数の絶縁層が積層されて構成されている。実施例1の絶縁層は誘電体で構成されており、例えば、ガラス繊維を強化材として含むエポキシ樹脂基板により形成されている。実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックBは、第2の基板50の導体層のパターン形状から構成される回路である。また、第3のブロックCは第3の基板60の導体層のパターン形状から構成される回路である。第2のブロックBと第3のブロックCは、各CCFL20ごとに一つずつ設けられている。第2のブロックBと第3のブロックCとはそれぞれが、CCFL20の両端の電極20A,20B(図2参照)(以下、第1の電極20A及び第2の電極20Bという)にそれぞれに接続される。ここで、CCFL20の両端の電極20A,20Bにおいて、第1の電極20Aが第2のブロックBにおける導体パターンに接続されており、第2の電極20Bが第3のブロックCにおける導体パターンに接続されている。
第2のブロックBはその全体が第2の基板50の内部に埋設されている。また、第3のブロックCはその全体が第3の基板60の内部に埋設されている。従って、第2の基板50と第3の基板60とのそれぞれの表面と各CCFL20の表面との間隔を所望の距離に調節することにより、第2のブロックBと第3のブロックCとは高温による誤動作と絶縁破壊による故障とを回避できる。
なお、実施例1における第2の基板50と第2の基板60は耐熱性と耐電圧性が高いため、第2の基板50と第3の基板60とのそれぞれの表面と、各CCFL20の表面との間隔は短くても良い。特に好ましくは、第2の基板50と第3の基板60とがケース10の内部に配置され、且つCCFL20の両端側の電極近傍に設置することである。このとき、第2の基板50と第3の基板60の表面と、CCFL20の表面との間隔は両者の温度差と電位差とから決まり、例えば0.1〜10[mm]である。このように、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置ではCCFL20と各基板(50,60)との接続部分を小さく設定することが可能であり、且つCCFL点灯装置の厚み(正面と背面との距離)を薄く設定することが可能となる。
第2のブロックBと第3のブロックCの各回路は、第1の基板40上の第1のブロックAの回路に接続される。図1において、第1のブロックAの回路と第2のブロックB及び第3のブロックCとの間の配線の図示は省略している。実施例1においては、第1の基板40がケース10の背面側の外側に設けられている。なお、この第1の基板40は、ケース10の背面側の外側に限定されるものではなく、当該CCFL点灯装置が組み込まれる装置における構造に応じて設定される。第1のブロックAは直流電源(図示せず)に接続されている。
CCFL点灯装置は、直流電源から供給される電力を三つのブロックA,B及びCを介して各CCFL20のそれぞれに分配する。この結果、CCFL20はそれぞれが発光する。CCFL20の発する光は、直接、又は反射板30により反射され、液晶パネル70に入射される(図2に示される矢印参照)。液晶パネル70は所定のパターンでCCFL20からの入射光を遮蔽制御して、液晶パネル70の正面側にはそのパターンが映し出される。
図3は、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置の構成を示す回路図である。実施例1のCCFL点灯装置は、前述のように、主に三つのブロックA,B及びCから成り立っている。
第1のブロックAは高周波発振回路4と昇圧トランス5とを有し、並列共振型プッシュプルインバータとして構成される。高周波発振回路4は、第1のコンデンサ41、発振器42、第1のトランジスタ43、インバータ44、第2のコンデンサ45、第2のトランジスタ46、及びインダクタ47を含んで構成される。昇圧トランス5は、中性点M1で分けられた二つの一次巻線51Aと51B、及び二次巻線52を含む。
直流電源100の正極はインダクタ47の一端に接続され、負極は接地される。第1のコンデンサ41は直流電源100の両極間に接続される。インダクタ47の他端は昇圧トランス5の一次巻線51A、51Bの間の中性点M1に接続される。第1の一次巻線51Aの別の端子53Aと第2の一次巻線51Bの別の端子53Bとの間には第2のコンデンサC2が接続される。第1の一次巻線51Aの入力端子53Aは更に、第1のトランジスタ43の一端に接続される。第2の一次巻線51Bの端子53Bは更に、第2のトランジスタ46の一端に接続される。第1のトランジスタ43と第2のトランジスタ46とのそれぞれの他端は共に接地される。実施例1において用いた二つのトランジスタ43と46は、好ましくはMOSFETである。本発明のCCFL点灯装置における第1のトランジスタ43と第2のトランジスタ46としては、その他に、IGBT又はバイポーラトランジスタであっても良い。発振器42は、第1のトランジスタ43の制御端子に直接接続され、第2のトランジスタ46の制御端子にはインバータ44からの出力信号が接続される。
直流電源100は出力電圧Viを一定値(例えば16[V])に維持する。第1のコンデンサ41は直流電源100からの入力電圧Viを安定に維持する。発振器42は一定周波数(例えば45[kHz])のパルス波を二つのトランジスタ43,46の制御端子に対し送出する。インバータ44は、第2のトランジスタ46の制御端子に入力されるパルス波の極性を、第1のトランジスタ43の制御端子に入力されるパルス波の極性とは逆にする。従って、二つのトランジスタ43,46は発振器42の周波数と同じ周波数で交互にオンオフする。この結果、昇圧トランス5の一次巻線51Aと51Bとに対し入力電圧Viが交互に印加される。その電圧印加ごとにインダクタ47と第2のコンデンサ45とが共振し、昇圧トランス5の二次電圧Vの極性が発振器42の周波数と同じ周波数で反転する。ここで、二次電圧Vの実効値は、一次巻線51Aと51Bとに対する印加電圧Viと昇圧トランス5の昇圧比(即ち、一次巻線51Aと二次巻線52との巻数比)との積と実質的に等しい。実施例1の冷陰極管点灯装置の構成において、二次電圧Vの実効値は、好ましくは、CCFL20のランプ電圧の1.5倍程度(例えば1800[V])に設定される。
上記のように、第1のブロックAにおいては、直流電源100からの電圧Viを高周波(例えば45[kHz])の交流電圧Vに変換する。なお、本発明における第1のブロックAとしては、上記のような並列共振型プッシュプルインバータに限定されるものではなく、他の形式の(トランスを含む)インバータであっても良い。
本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置では、昇圧トランス5の漏れ磁束が後述するように、小さく抑えられている。従って、第1のブロックAは出力インピーダンスの低い電源、すなわち低インピーダンス電源として機能する。
図4は、実施例1のCCFL点灯装置に用いた昇圧トランス5の構成を模式的に示す分解組立図である。図5は図4に示したV−V線に沿って切断した昇圧トランス5の断面図である。図5の断面図は、図4に示される矢印が視線方向である。
図4及び図5に示すように、実施例1における昇圧トランス5は、一次巻線51、二次巻線52、2つのE型コア54と55、ボビン56、及び絶縁テープ58を含んで構成される。昇圧トランス5の一次巻線51は、前述の図3において示した二つの一次巻線51Aと51Bとを合わせたものである。ボビン56は、例えば合成樹脂製であり、中空部56Aを有する円筒形状である。その中空部56Aには両方の開口部から、E型コア54と55のそれぞれの中央の突起54Aと55Aが挿入される。ボビン56の外周面上には複数の仕切57が軸方向に等間隔を有して形成されている。
昇圧トランス5の組み立て方法は、まず、ボビン56の仕切57の間に二次巻線52が巻かれる。次に、二次巻線52の外側に絶縁テープ58が巻かれる。最後に、絶縁テープ58の外側に一次巻線51が巻かれる。このように一次巻線51と二次巻線52とを重ねてボビン56の外周面上に巻くことにより、漏れ磁束が著しく低減する。従って、昇圧トランス5の損失が少なくなり、出力インピーダンスを低く設定することが可能となる。その出力インピーダンスは、特に、並列に接続される複数のCCFL20(図3参照)全ての合成インピーダンスより低く設定される。実施例1においては、二次巻線52の外側に一次巻線51が巻き付けられる構成であるが、一次巻線51の外側に二次巻線52を巻き付けても良く、若しくは二次巻線52の内側と外側の両側に一次巻線51を巻き付けても良い。
実施例1における昇圧トランス5は、ボビン56に対して二次巻線52が分割巻きで巻かれている。その他に、ミツバチの巣の形状のように6角形状に二次巻線を巻き付けるハネカム巻きでボビンに巻き付ける構成でも良い。このように構成することにより、巻線間の放電が防止されると共に、線間容量が小さく抑えられる。従って、昇圧トランス5における二次巻線52の自己共振周波数を十分に高く設定することができる。
次に、実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックBの具体的な構成について説明する。
図3に示したように、各CCFL20の一方の電極20Aに接続される第2のブロックBは、それぞれ、例えば三つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の直列接続により構成されている。なお、図3に示す実施例1の構成においては、第2のブロックBがCB1,CB2及びCB3の直列接続により構成された場合について説明するが、他の構成も可能である。例えば、第2のブロックBを複数のコンデンサの並列接続、又は直列接続と並列接続との組み合わせとすることも可能である。第2のブロックBを複数のコンデンサの並列接続により構成した場合には、コンデンサ容量を大きく設定することが可能となる。
実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックBは、第2の基板50における導体層と絶縁層との多層構造のコンデンサにより構成されている。第2のブロックBにおいては誘電体である絶縁層を介して複数に積層された導体層が形成されており、このように複数の導体層を有する第2のブロックBの一端側を接続して、並列接続し、各CCFL20に接続されるコンデンサが構成されている。このように並列接続で構成することにより、第2のブロックBのコンデンサの容量値を大きく設定することが可能となる。
例えば、各第2のブロックBに形成されるコンデンサが、3つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の場合について以下に説明する。3つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3は、積層された4つの導体層間の層間容量を利用して形成される。これらのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3には、所定の導体層間を導通させるための接続部分が通るスルーホールが形成されており、このスルーホールの内面導体膜を表面電極としている。即ち、複数の導体層がスルーホールを貫通する接続部分により櫛形構造に接続されている。
バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の容量は、第2の基板50における導体層の面積及び誘電体である絶縁層の大きさにより決定される。実施例1においては、3つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の場合について説明するが、バラストコンデンサの数は導体層間の耐圧とコンデンサ全体に要求される耐圧との関係で決定されるため、その数が3つに限定されるものではない。また、バラストコンデンサの数の変更は、後述するように容易である。
即ち、コンデンサ全体に要求される耐圧を大きくするためには、導体層間の距離を大きく設定するか、及び/または、所望数のバラストコンデンサを直列接続することにより対応することができる。従って、光源として設けられるCCFLに対応した耐圧を有するコンデンサは、多層基板を用いて容易に形成することができる。
従って、導体層間距離と導体層間接続を所望の構成とすることにより、CCFLのためのコンデンサは所定の容量と耐圧とを有することができる。
図6は、CCFL点灯装置における第2の基板50に形成される第2のブロックBのコンデンサ内蔵多層基板の構造を模式的に記載した図である。図6において、(A)に示す構造図は実施例1のCCFL点灯装置におけるコンデンサ内蔵多層基板を示している。図6の(A)において、破線で囲む領域が左から順にバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3である。
図6の(A)に示すように、第2のブロックBにおいては、4層の導体層のパターンが形成されている。また、各層の導体層においてもそのパターン形状に応じて複数の導体片に分かれている。1層目の導体層は導体パターン21Aと21Bに電気的に分離されている。同様に、2層目の導体層は導体パターン22Aと22Bに分離されており、3層目の導体層は導体パターン23Aと23Bに分離されており、4層目の導体層は導体パターン24Aと24Bに分離されている。これらの導体層間には誘電体である絶縁層が形成されている。
1層目の導体パターン21Aと3層目の導体パターン23Aは第1のスルーホール61内に形成された第1の接続部71により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Aと4層目の導体パターン24Aは第2のスルーホール62内に形成された第2の接続部72により電気的に接続されている。1層目の導体パターン21Bと3層目の導体パターン23Bは第3のスルーホール63内に形成された第3の接続部73により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Bと4層目の導体パターン24Bは第4のスルーホール64内に形成された第4の接続部74により電気的に接続されている。
上記のように構成された第2のブロックBにおいて、導体パターンの重畳した領域が導体層間コンデンサを形成している。即ち、導体パターン21Aと22Aの重畳部分、導体パターン22Aと23Aの重畳部分、及び導体パターン23Aと24Aの重畳部分が導体層間コンデンサを構成している。これらの導体層間コンデンサの並列接続により、バラストコンデンサCB1が構成されている。図6の(A)において、重畳部分である導体層間コンデンサは、クロスハッチングで示す領域である。
同様に、バラストコンデンサCB2は、導体パターン21Bと22Aと23Bと24Aの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB3は導体パターン21Bと22Bと23Bと24Bの重畳部分で構成されている。
第2のブロックBにおいては、上記のように構成されたバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3が直列接続されて、所定のコンデンサ耐圧が得られている。
図6において、(B)及び(C)は、(A)に示した実施例1のコンデンサ内蔵多層基板と異なる構造のバラストコンデンサを模式的に示す図である。
図6の(B)に示すコンデンサ内蔵多層基板においては、1層目の導体層が導体パターン21Aで構成されている。2層目の導体層は導体パターン22Aと22Bに分離されており、3層目の導体層は導体パターン23Aと23Bに分離されており、4層目の導体層は導体パターン24Aで構成されている。これらの導体層間には誘電体である絶縁層が形成されている。
1層目の導体パターン21Aと3層目の導体パターン23Aは第1のスルーホール61内に形成された第1の接続部71により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Aと4層目の導体パターン24Aは第2のスルーホール62内に形成された第2の接続部72により電気的に接続されている。1層目の導体パターン21Aと3層目の導体パターン23Bは第3のスルーホール63内に形成された第3の接続部73により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Bと4層目の導体パターン24Aは第4のスルーホール64内に形成された第4の接続部74により電気的に接続されている。
上記のように構成された図6の(B)に示す第2のブロックBは、バラストコンデンサCB1が導体パターン21Aと22Aと23Aと24Aの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB2は、導体パターン21Aと22Aと23Bと24Aの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB3は導体パターン21Aと22Bと23Bと24Aの重畳部分で構成されている。図6の(B)に示すバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3は並列接続されており、所定のコンデンサ容量が得られる。
なお、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3を並列接続により構成する場合、導体パターンを複数のパターン形状で構成せずに、各層の導体パターンを略同一として、各層の導体パターンの一端を接続する櫛形構造として構成することも可能である。
図6の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板においては、1層目の導体層が導体パターン21Aで構成されている。2層目の導体層は導体パターン22Aと22Bと22Cに分離されており、3層目の導体層は導体パターン23Aと23Bに分離されており、4層目の導体層は導体パターン24Aと24Bと24Cに分離されている。これらの導体層間には誘電体である絶縁層が形成されている。
1層目の導体パターン21Aと3層目の導体パターン23Aは第1のスルーホール61内に形成された第1の接続部71により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Aと4層目の導体パターン24Aは第2のスルーホール62内に形成された第2の接続部72により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Bと4層目の導体パターン24Bは第3のスルーホール63内に形成された第3の接続部73により電気的に接続されている。1層目の導体パターン21Aと3層目の導体パターン23Bは第4のスルーホール64内に形成された第4の接続部74により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Cと4層目の導体パターン24Cは第5のスルーホール65内に形成された第5の接続部75により電気的に接続されている。
上記のように構成された図6の(C)に示す第2のブロックBは、バラストコンデンサCB1が導体パターン21Aと22Aと23Aと24Aの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB2は、導体パターン21Aと22Bと23Bと24Bの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB3は導体パターン21Aと22Cと23Bと24Cの重畳部分で構成されている。図6の(C)に示すバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3はそれぞれが独立する構成であり、それぞれが所定のコンデンサ容量を有している。
図6の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板において、各バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の容量は、各導体層間の容量の合成値となる。また、このコンデンサ内蔵多層基板においては、各バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3のそれぞれには出力端子が形成されている。従って、図6の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板は、コンデンサ耐圧、容量値を考慮して、各バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の接続方法及び構成を選択することも可能である。即ち、コンデンサ耐圧が必要な場合には、複数のバラストコンデンサを直列接続(例えば、図6の(A)の接続状態)とする。また、コンデンサ容量が必要な場合には、複数のバラストコンデンサを並列接続(例えば、図6の(B)の接続状態)とする。
従って、所望のコンデンサ耐圧及びコンデンサ容量を有するコンデンサ内蔵多層基板を構成するためには、導体層の数、導体層間の接続法、及び各導体層の導体パターンの数などを適宜選択することにより可能となる。
次に、実施例1のCCFL点灯装置を搭載するバックライト装置に設けられたコンデンサ内蔵多層基板の具体的な構成について説明する。
図7は、第2のブロックBを有する第2の基板50とCCFL20との接続部近傍を示す斜視図である。
第2の基板50は、互いに平行に設けられた複数のCCFL20の長手方向(中心軸方向)と直交するように立設されており、CCFL20の一端側に設けられている。第2の基板50は、接続されるCCFL20に対応して複数の領域に分けられており、それぞれの領域が第2のブロックBとなる。各第2のブロックBは4つの導体層により構成されている。なお、実施例1においては、4つの導体層の場合について説明するが、コンデンサを構成するのであれば、誘電体層を挟む2つの導体層が有れば構成可能である。
実施例1のコンデンサ内蔵多層基板において、各第2のブロックBにおける導体層のパターン形状は共通である。また、実施例1のコンデンサ内蔵多層基板の第2のブロックBにおいては、第1の導体層と第3の導体層とが同様なパターン形状を有し、第2の導体層と第4の導体層とが同様なパターン形状を有する。
図7の斜視図においては、第2の基板50に設けた第1の導体層(21A,21B)と第4の導体層(24A,24B)を示す。第1の導体層(21A,21B)は、第2の基板50の表面側(CCFL20と対向しない面側)にあり、第4の導体層(24A,24B)は、第2の基板50の裏面側(CCFL20と対向する面側)にある。
第1の導体層は2つの導体層21Aと21Bにより構成されている。第2の基板50に設けられている各第2のブロックBは、それぞれの第1の導体層21Aにより互いに電気的に接続されている。なお、一平面上に並んで配設された複数のCCFL20における一方の端にあるCCFL20に対応する第2のブロックBには、スルーホール60が形成されている。このスルーホール60は第2のブロックBの第1の導体層21Aに形成されており、導電体である金属膜(銅薄膜)がその内面に形成されている。従って、スルーホール60の内面の金属膜は、表面電極となり、第2のブロックBの全てに共通の入力端子となる。スルーホール60の表面電極に接続された第1のリード線81は、第1の基板40に形成された第1のブロックA(図1参照)に接続される。なお、第1のリード線81は表面電極を形成するスルーホール60内の金属膜に半田付けされている。
一方、CCFL20へ電力を供給する第2のリード線82は、第4の導体層に接続されている。第4の導体層は2つの導体層24Aと24Bにより構成されている。第2の導体層24Bにはスルーホール64が形成されており、このスルーホール64の内面には導電体である金属膜が形成されている。従って、スルーホール64内の金属膜は表面電極となる。第2のリード線82の一端は表面電極を形成するスルーホール64内の金属膜に半田付けされている。実施例1においては、スルーホール64は第2のブロックBにおける出力端子となる。第2のリード線82の他端は、対応するCCFL20における一方の電極(第1の電極20A)に接続されている。
上記のように、実施例1のコンデンサ内蔵多層基板においては、各第2のブロックBにおいて形成される複数のバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3を直列接続して、各第2のブロックBを並列接続している。そして、各第2のブロックBにおけるバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3を介してCCFL20に所望の電力を供給している。
図8は、実施例1のコンデンサ内蔵多層基板における第2のブロックBを構成する導体層のパターンを示す図である。図8は第2の基板50を表面側から見た図である。実施例1のコンデンサ内蔵多層基板における第2のブロックBの構成は、前述の図6の(A)に示した構成であり、導体層が4層になっている。これらの導体層を、第2の基板50の表面側(CCFL20に対向しない面側、即ちケース10の側面に対向する面側)から順に第1の導体層(21A,21B)、第2の導体層(22A,22B)、第3の導体層(23A,23B)及び第4の導体層(24A,24B)とする。
図8においては、第1の導体層の2つの導体パターン21Aと21Bを実線で示し、第2の導体層の2つの導体パターン22Aと22B及び第4の導体層の2つの導体パターン24Aと24Bは、それぞれを破線で示す。また、第3の導体層における導体パターン23Aは一点鎖線で示す。第3の導体層における導体パターン23Bは、第1の導体層における導体パターン21Bと同じ形状であるため図示省略する。
図9は、図8におけるIX−IX線により切断した第2の基板50における第2のブロックBの一部を示す断面図である。図8に示したIX−IX線の矢印が図9の断面図における視線方向を示す。以下の説明を視覚的にも容易にするため、図9においては第2の基板50の厚さ方向(図9における上下方向))を長さ方向(図9における左右方向)に比して拡大して示している。
図9においては、第2の基板50の表面側(図9の上側)から順に第1の導体層(21A,21B)、第2の導体層(22A)、第3の導体層(23A,23B)及び第4の導体層(24A)が拡大して示されている。
図8及び図9に示すように、第2のブロックBにおいては、2つの第1の導体層(21A,21B)と2つの第3の導体層(23A,23B)は略同様なパターンを有しており、特に第1の導体層の導体パターン21Bと第3の導体層の導体パターン23Bは同じ形状を有している。即ち、第2の基板50の表面に直交する方向で重なるように第1の導体層の導体パターン21Bと第3の導体層の導体パターン23Bが形成されている。また、第3の導体層の導体パターン23Aは第1の導体層の導体パターン21Aと重なるように形成されているが、第1の導体層の導体パターン21Aは隣接する第2のブロックBにおける第1の導体層の導体パターン21Aとの接続部分を有しているため、第3の導体層の導体パターン23Aとは異なっている。これは第3の導体層の導体パターン23Aが隣接する第2のブロックBの第3の導体層の導体パターン23Aと分離しているためであり、接続部分がないためである。
図8に示すように、第1の導体層の導体パターン21Aと第3の導体層の導体パターン23Aとは、第1のスルーホール61の内面に形成された第1の接続部71により接続されている。第1の導体層の導体パターン21Bと第3の導体層の導体パターン23Bとは、第3のスルーホール63の内面に形成された第3の接続部73により接続されている。
同様に、2つの第2の導体層(22A,22B)と2つの第4の導体層(24A,24B)は同じパターンを有しており、第2の基板50の表面に直交する方向で重なるように第2の導体層(22A,22B)と第4の導体層(24A、24B)は同じ形状を有している。第2の導体層の導体パターン22Aと第4の導体層の導体パターン24Aとは、第2のスルーホール62の内面に形成された第2の接続部72により接続されている(図9参照)。第2の導体層の導体パターン22Bと第4の導体層の導体パターン24Bとは、第4のスルーホール64の内面に形成された第4の接続部74により接続されている。
上記の接続状態については、前述の図6に示した第1の導体層(21A,21B)、第2の導体層(22A,22B)、第3の導体層(23A,23B)及び第4の導体層(24A,24B)の模式図を参照。
図10は第2の基板50における第2のブロックBの製造方法を示す構造断面図である。図10に示すように、第2の基板50は、第1の導体層(21A,21B)、第2の導体層(22A,22B)、第3の導体層(23A,23B)及び第4の導体層(24A,24B)の間に誘電体である絶縁層、例えば、3枚のコア材B1,B2及びB3を積層するよう配置して形成される。実施例1における3枚のコア材B1,B2及びB3としては、例えばガラス繊維を強化材として含むエポキシ樹脂製の板材であり、厚さ0.1〜1.6[mm]の範囲内が好ましい。
図10において、1番上の第1の導体層X1は、前述の第1の導体層(21A,21B)のパターン形状を有しており、2番目の第2の導体層X2は、第2の導体層(22A,22B)のパターン形状を有しており、3番目の第3の導体層X3は、第3の導体層(23A,23B)のパターン形状を有しており、そして4番目の第4の導体層X4は、第4の導体層(24A,24B)のパターン形状を有している。なお、実施例1において用いた3枚のコア材B1,B2及びB3は、均一であり、同じ厚みのものを用いた。
第1の導体層X1は第1のコア材B1の上面に固定されて、第1の部材Y1が形成される。第2の導体層X2と第3の導体層X3は第2のコア材B2の上面と下面にそれぞれ固定されて、第2の部材Y2が形成される。そして第4の導体層X3は第3のコア材B3の下面に固定されて、第3の部材Y3が形成される。各導体層X1,X2,X3及びX4はそれぞれ、例えば厚さ12〜70[μm]、好ましくは35[μm]の銅箔膜であり、蒸着により形成される。更に、各導体層X1,X2,X3及びX4のパターン形状は、好ましくは、エッチングにより形成される。
第1の部材Y1と第2の部材Y2と第3の部材Y3との間には、プリプレグ(炭素繊維等の強化材にエポキシ樹脂等の合成樹脂を含浸させた成形用中間材)P1,P2がそれぞれ配置され、互いに接着される。プリプレグP1,P2の厚みは、例えば20〜400[μm]の範囲内が好ましい。また、プリプレグP1とP2は、略等しい厚みが好ましい。
第2の基板50の多層基板の製造方法は、例えば、量産する場合、図10に示したように、あらかじめ所定の導体パターン(21A,21B)を有する第1の導体層X1を持つ第1の部材Y1、所定の導体パターン(22A,22B)を有する第2の導体層X2と所定の導体パターン(23A、23B)を有する第3の導体層X3とをその両面に持つ第2の部材Y2、そして所定の導体パターン(24A,24B)を有する第4の導体層X4を持つ第3の部材Y3を、これらの間にプリプレグP1,P2を挟んで配置し、全体を加熱しつつ上下からプレスすることにより、互いの層が圧着される。このようの加熱圧着によりコンデンサ内蔵多層基板が製造される。このとき、導体層を有する3枚のコア材B1,B2及びB3はプレスされて、その内部に空隙が生じないように圧着される。
なお、この製造方法における加熱温度は、プリプレグ樹脂を溶融温度領域である80℃〜140℃の範囲において、1℃/分〜5℃/分の昇温速度で加熱し、その後170℃〜200℃で20分以上保持してプリプレグ樹脂を硬化する。押圧力は、初期圧力として0.5MPa程度で5分〜10分間加圧し、その後2.0MPa〜4MPaでプレス加工する。
上記のように、実施例1における第2の基板50の製造においては、所定の温度の条件で単純に加圧して互いに圧着させることにより、層間の厚さが一定し安定した多層基板構造を形成することができる。また、第2の基板50の製造方法によれば、全体をプレス圧着する方法であるため、接着層であるプリプレグP1,P2内のボイドの発生が確実に防止される。
従って、実施例1の多層基板の製造方法によれば、各導体層間の容量が略等しく均一になり、信頼性の高い高精度のコンデンサ内蔵多層基板を容易に、且つ確実に製造することが可能となる。
以下、実施例1において説明した製造方法により製造されるコンデンサ内蔵多層基板の層間容量について図11を用いて説明する。図11は本発明のコンデンサ内蔵多層基板の各種の構造例を示す模式図である。
前述のように、実施例1における導体層X1,X2,X3及びX4は4層構造であり、各導体層間の電気的な接続はスルーホール61〜64内の接続部71〜74を介して行われる(図8参照)。
図11においては、スルーホール内の接続部を符号Tと符号Uで示す。図11の(A)は、4層の導体層において、1層おきの導体層を第1の接続部Tと第2の接続部Uにより櫛形に接続した場合を示す。即ち、第1の導体層X1と第3の導体層X3を第2の接続部Uで接続し、第2の導体層X2と第4の導体層X4を第1の接続部Tで接続している。
図11の(B)に示すコンデンサ内蔵多層基板は、第1の導体層X1を一方の表面電極として第2の接続部Uに接続されており、第4の導体層X4を他方の表面電極として第1の接続部Tに接続されている。従って、図11の(B)に示すコンデンサ内蔵多層基板においては、第2の導体層X2及び第3の導体層X3は表面電極に対して容量結合である。
図11の(C)は、導体層を5層とした場合を示す。図11の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板は、第1の導体層X1と第3の導体層X3が第2の接続部Uで接続されており、第2の導体層X2と第5の導体層X5が第1の接続部Tで接続されている。
図11の(A)〜(C)に示す構造において、第1の導体層X1と第2の導体層X2との層間容量を有するコンデンサをバラストコンデンサCX1とし、第2の導体層X2と第3の導体層X3との層間容量を有するコンデンサをバラストコンデンサCX2とし、第3の導体層X3と第4の導体層X4との層間容量を有するコンデンサをバラストコンデンサCX3とする。また、図11の(C)においては、そして第4の導体層X4と第5の導体層X5との層間容量を有するコンデンサをバラストコンデンサCX4とする。図11において、実際は、バラストコンデンサCX1,CX2,CX3及びCX4と表示する以外においても、各導体層の重畳する部分で層間容量が存在するが、説明を簡単にするため、図11に図示するバラストコンデンサCX1,CX2,CX3及びCX4を用いて以下に説明する。
図11の(A)に示すコンデンサ内蔵多層基板の構造において、各層間に形成されるバラストコンデンサCX1,CX2及びCX3は、各導体層が櫛形に接続されているため、並列接続となり、容量値を大きく設定できる。
図11の(B)に示すコンデンサ内蔵多層基板の構造においては、第2の導体層X2と第3の導体層X3が接続部T,Uに接続されていない容量結合構造であるため、各バラストコンデンサCX1,CX2及びCX3が直列接続に形成されて、全体のコンデンサとしての耐圧を向上させることができる。
図11の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板の構造においては、導体層が5層構造であり、バラストコンデンサCX1とCX2が並列接続であり、バラストコンデンサCX3とCX4が直列接続である。そして、それぞれの合成容量がさらに並列に接続された構造である。従って、図11の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板は、容量値を大きく設定できるとともに、全体のコンデンサとしての耐圧を向上させることが可能となる。また、図11の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板の構造においては、バラストコンデンサCX3とCX4の共通導体層である第4の導体層X4を第2の接続部Uを介して表面電極としての第1の導体層X1に接続することも可能である。
なお、本発明のコンデンサ内蔵多層基板においては、導体層を5層より多く形成して、より多くのバラストコンデンサを構成することも可能である。このように複数の導体層を形成することにより、コンデンサ内蔵多層基板に必要とされる所望のコンデンサ容量値と耐圧を確実に得ることができる。
次に、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置において上記のように構成されたコンデンサ内蔵多層基板について具体的に説明する。
実施例1のCCFL点灯装置において用いられるコンデンサ内蔵多層基板は、前述のように、各層の導体層が電気的に分離した複数の導体パターンを有しており、これらの導体パターンの重畳部分がバラストコンデンサとして用いられている。このように構成された複数のコンデンサを接続して構成された実施例1のコンデンサ内蔵基板についてさらに具体的に説明する。
前述の図8と図9において示したように、各導体層X1,X2,X3及びX4には、電気的に互いに分離した複数の導体パターン(21Aと21B、22Aと22B、23Aと23B、24Aと24B)が形成されている。即ち、第1の導体層X1には、導体パターン(21Aと21B)、第2の導体層X2には、導体パターン(22Aと22B)、第3の導体層X3には、導体パターン(23Aと23B)、そして第4の導体層X4には、導体パターン(24Aと24B)が形成される。前述したように、第1の導体層X1と第3の導体層X3に形成される導体パターンは、隣接するバラストコンデンサとの接続部分の導体部分を除けば略同じ導体パターンを有している。また、第2の導体層X2と第4の導体層X4に形成される導体パターンは同じ形状を有する。即ち、第1の導体層X1の導体パターン(21A)は、隣接するバラストコンデンサとの接続部分を除けば第3の導体層X3の導体パターン(23A)と略同じである。そして、第1の導体層X1の導体パターン(21B)と第3の導体層X3の導体パターン(23B)は同じ形状であり、第2の導体層X2の導体パターン(22A)と第4の導体層X4の導体パターン(24A)は同じ形状であり、第2の導体層X2の導体パターン(22B)と第4の導体層X4の導体パターン(24B)は同じ形状である。各導体層X1,X2,X3及びX4は。いわゆる櫛形構造で接続されており、上記の導体パターンの重畳部分がバラストコンデンサCB1,CB2,CB3を構成している。実施例1の構成においては、これらのバラストコンデンサCB1,CB2,CB3が直列接続されて、その一端がCCFL(冷陰極菅)20に接続されている。
図8に示したCCFL20に接続された第2のブロックBにおいて、第1〜第4の導体層X1,X2,X3及びX4における各導体パターン21A、22A、23A及び24Aが重なる領域では、それらの層間容量が合成された第1のバラストコンデンサCB1が構成される。例えば、図8において重なる領域を斜線で示しており、符号CB1で示す斜線領域がほぼ第1のバラストコンデンサCB1の形成領域となる。この第1のバラストコンデンサCB1は主に3つの層間容量、すなわち、第1の導体層X1の導体パターン(21A)と第2の導体層X2の導体パターン(22A)との間の層間容量、第2の導体層X2の導体パターン(22A)と第3の導体層X3の導体パターン(23A)との間の層間容量、及び第3の導体層X3の導体パターン(23A)と第4の導体層X4の導体パターン(24A)との間の層間容量の並列接続と実質的に等価である。
同様に、第2のバラストコンデンサCB2は、第1の導体層X1の導体パターン(21B)と第2の導体層X2の導体パターン(22A)、第2の導体層X2の導体パターン(22A)と第3の導体層X3の導体パターン(23B)、及び第3の導体層X3の導体パターン(23B)と第4の導体層Xの導体パターン(24A)との間の層間容量の合成が容量となる。例えば、図8において符号CB2で示す斜線領域がほぼ第2のバラストコンデンサCB2の形成領域となる。
また、第3のバラストコンデンサCB3は、第1の導体層X1の導体パターン(21B)と第2の導体層X2の導体パターン(22B)、第2の導体層X2の導体パターン(22B)と第3の導体層X3の導体パターン(23B)、及び第3の導体層X3の導体パターン(23B)と第4の導体層Xの導体パターン(24B)との間の層間容量の合成が容量となる。例えば、図8において符号CB3で示す斜線領域がほぼ第3のバラストコンデンサCB3の形成領域となる。
上記のように、実施例1のCCFL点灯装置に用いられるコンデンサ内蔵多層基板においては、3つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3がいわゆる櫛型に接続されたコンデンサとして構成されている。
実施例1のコンデンサ内蔵多層基板におけるバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3のそれぞれの容量は数[pF]程度である。この容量は、例えば、導体パターンの重なりの面積、コア材B1,B2及びB3の厚さ、及びプリプレグP1,P2の厚さを適宜調整することにより調節可能である。また、コンデンサ内蔵多層基板におけるコンデンサの容量は、積層構造における層数を増加することにより、各バラストコンデンサの容量の大幅な変更が可能である。
実施例1のCCFL点灯装置における第2の基板50の第2のブロックBにおいて、第1のバラストコンデンサCB1の一端側を構成する第1の導体層X1の導体パターン(21A)と第3の導体層X3の導体パターン(23A)が電源側である第1のブロックAに接続される。一方、第2のブロックBにおいて、第3のバラストコンデンサCB3の一端側を構成する第2の導体層X2の導体パターン(22B)と第4の導体層X4の導体パターン(24B)がCCFL20の一方の電極20Aに接続される。
実施例1のCCFL点灯装置における第2の基板50において、ケース10の側面から遠い導体層ほど装置外部(例えば、ケース10など)との間の浮遊容量が小さい。即ち、実施例1においては、第4の導体層X4は装置外部との間の浮遊容量が最も小さく、ほとんどない状態である。従って、第2の基板50の第2のブロックBにおける第4の導体層X4とCCFL20の第1の電極20Aとを接続した実施例1の構成では、第1の電極20Aの電位が導体層と装置外部との間の浮遊容量による影響を受けにくい構造となる。
一方、第2のブロックBに電源を供給する第1のブロックAの出力は、第2のブロックBにおける導体層と装置外部との間の浮遊容量の大きさに関わらず安定である。従って、実施例1のCCFL点灯装置の構成において、複数のCCFL20間における第1の電極20Aの電位変化がばらつきにくい構成であるため、管電流の均一性、すなわち輝度の均一性が向上している。
実施例1のCCFL点灯装置の構成において、各CCFL20の第2の電極20Bに接続される第3のブロックCには、CCFL20の第2の電極20Bと接地とを接続する接続部分が形成される(図3参照)。例えば、第3の基板60内部に形成された導体層はCCFL20の第2の電極20Bと装置外部の接地導体とを接続する。このように、各CCFL20の第2の電極20Bは第3のブロックCを通して接地されている。
また、実施例1のCCFL点灯装置の構成において、各CCFL20の第1の電極20Aに接続される第2のブロックBは、図3に示したように、昇圧トランス5の2次巻線52の一端に接続される。2次巻線52の他端は接地されている。
CCFL20の周辺には様々な浮遊容量が存在する(図示せず)。その浮遊容量には、例えば、CCFL20とケース10との間の浮遊容量SC(図2参照)、及び、第1のブロックA、第2のブロックB、CCFL20、第3のブロックC、及び接地導体を結ぶ配線の浮遊容量が含まれる。従って、CCFL20の周辺の浮遊容量はCCFL20ごとに異なっている。例えば、それらの浮遊容量は合計で数[pF]程度である。
実施例1のCCFL点灯装置の構成において、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体の容量は、第2のブロックBごとに調整される。即ち、並設された複数のCCFL20ごとに調節される。例えば、第1〜第4の導体層X1,X2,X3及びX4におけるそれぞれの導体パターン(21A,22A,23A及び24A)が重なる領域の面積を増やすことにより、当該バラストコンデンサCB1の容量を増加させることができる。図8において斜線で示すバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3は、対応するCCFL20との間の設置条件(例えば、配線の長さ、導体パターンの形状、CCFL20の管壁とケース10との距離、各CCFL20間の距離等)が考慮されて、容量が調整される。
例えば、並設された複数のCCFL20のうち、ケース10の側面に最も近いCCFL20では、管壁とケース10の側面との間の浮遊容量SCが大きい。従って、そのCCFL20に接続されるバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体の容量は大きく設定される。
上記のように、実施例1のCCFL点灯装置の構成においては、それぞれのCCFL20と第2のブロックBとの組合せごとに容量が調整され、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体の容量がCCFL20周辺の浮遊容量と実質的に一致する。即ち、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体のインピーダンスがCCFL20の周辺の浮遊容量の合成インピーダンスと整合する。
実施例1のCCFL点灯装置の構成において、第1のブロックAは出力インピーダンスが低いので、上記のインピーダンス整合は容易に達成される。
なお、好ましくは、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体のインピーダンスは各CCFL20のそれぞれの点灯時のインピーダンスと整合するように設定される。
本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置は、上記のように、従来のCCFL点灯装置における前提に反し、昇圧トランス5の出力インピーダンスが抑制されている。その代わり、CCFL20のそれぞれに対して、バラストコンデンサCB1,CB2及びB3の直列接続体が一組ずつ接続されている。なお、バラストコンデンサC1,CB2及びC3の接続方法は、CCFLに接続するコンデンサが持つべき容量値と耐圧を考慮して選択され、例えば並列接続体、又は直列と並列の混合接続体で構成しても良い。
本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置において、特に、CCFL20に接続される接続体のインピーダンスは、複数のCCFL20間での周辺の浮遊容量の差を相殺するように、別々に設定される。従って、複数のCCFL20間で管電流にばらつきが生じることがなく、各CCFL20における均一した輝度が維持される。
上記のように本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置は、共通の低インピーダンス電源(第1のブロックA)により複数のCCFL20を均一に点灯させることができる。更に、実施例1のCCFL点灯装置においては、第1のブロックA、第2のブロックB、及び第3のブロックCにおけるそれぞれの間の配線が長くても、対応できる構成である。また、実施例1のCCFL点灯装置は、CCFL20ごとに容量が大きく異なってもバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3によって調整できるため、配線のレイアウトの柔軟性が高い構成となる。従って、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置は、装置全体の小型化を容易に達成できる汎用性の高い装置である。
さらに、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置においては、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3のそれぞれが第2の基板50内の導体層間の容量が合成されて構成されている。このように構成されているため、実施例1のCCFL点灯装置は、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体を第2の基板50の内部に埋め込むことが可能となる。この結果、CCFL20と第2の基板50の表面との距離を極端に短くすることが可能となり、装置としての小型化に大きく寄与する構成となる。
上記の実施例1のCCFL点灯装置の説明で明らかなように、本発明のCCFL点灯装置においては、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の利用が、例えば液晶ディスプレイ等の電子機器の薄型化に極めて効果的であり、かつ第2の基板50は、ほぼ均一な厚みのコア材を用い、プレス圧着によって容易に製造することが可能であるため、均一な容量の信頼性の高いコンデンサ内蔵多層基板を容易に、かつ確実に量産可能である。
本発明は、光源として用いられる冷陰極管を点灯させるための冷陰極管点灯装置において有用である。
本発明は、コンデンサ内蔵多層基板とその製造方法、及びそのコンデンサ内蔵多層基板を用いた冷陰極管点灯装置に関し、特に複数の冷陰極管を点灯させるための冷陰極管点灯装置に関する。
蛍光管はその電極の構成により熱陰極管と冷陰極管とに大別される。熱陰極管(以下、HCFLと略称する)は電極にフィラメントを有し、このフィラメントを熱して熱電子を放出させて発光する構成である。一方、冷陰極管(以下、CCFLと略称する)は電極が高電圧の印加により多数の電子を放出する物質で構成されている。即ち、CCFLはHCFLと異なり、電極が熱電子を放出するフィラメントを含まない構成である。従って、CCFLは、HCFLに比べて、管径が極めて細く、寿命が長く、そして消費電力が少ない点で有利である。これらの利点により、CCFLは主に、液晶ディスプレイのバックライト装置及びファクシミリやスキャナの光源等、特に薄型化、小型化及び省電力化が強く要求される製品における光源として多用されている。
また、CCFLは、HCFLに比べて、放電開始電圧が高く、放電時に電極間に流れる放電電流(以下、管電流と略称する)が小さく、そしてインピーダンスが高い、という電気的特性を有する。CCFLは、特に、管電流の増大に伴い、電極間における抵抗値が急落する、という負性抵抗特性を有する。このようなCCFLの電気的特性が考慮されて、冷陰極管点灯装置(以下、CCFL点灯装置と略称する)の構成が工夫されている。特に、CCFLの用途では装置の小型化や薄型化、及び省電力化が重要視されているため、CCFL点灯装置においても小型化、特に薄型化及び省電力化が強く要求されている。
従来のCCFL点灯装置としては、例えば、日本の特開平8−273862号公報に開示されたものがある。図12は、その従来のCCFL点灯装置の構成を示す回路図である。図12に示す従来のCCFL点灯装置は、高周波発振回路200、昇圧トランス300、及びインピーダンス整合部400を有する。
高周波発振回路200は、直流電源100からの直流電圧を高周波の交流電圧に変換し、その交流電圧を昇圧トランス300の一次巻線L1に印加する。昇圧トランス300は一次巻線L1に印加された電圧より極めて高い電圧を二次巻線L2の両端に発生させる。その高い二次電圧Vはインピーダンス整合部400でインピーダンスが整合されてCCFL500の両端に印加される。インピーダンス整合部400は、例えば、チョークコイル401とコンデンサ402との直列回路を具備する。コンデンサ402はCCFL500の周辺の浮遊容量を含む。インピーダンス整合部400において、チョークコイル401のインダクタンスとコンデンサ402の容量との調節により、昇圧トランス300とCCFL500との間のインピーダンスが整合される。
CCFL500の点灯時、昇圧トランス300の一次巻線L1に電圧が印加されると、インピーダンス整合部400のチョークコイル401とコンデンサ402との共振によりCCFL500の両端電圧VRが急上昇し、その両端電圧VRは放電開始電圧を超える。この結果、CCFL500は放電を開始し、発光を始める。その後、CCFL500の電極間に流れる管電流IRは増加し、この管電流IRの増加に伴い、負性抵抗特性によりCCFL500の抵抗値は急落する。CCFL500の抵抗値の急落に伴い、CCFL500の両端電圧VRが降下する。そのとき、インピーダンス整合部400の作用により、CCFL500の両端電圧VRの変動に関わらず、管電流IRは安定に維持される。すなわち、CCFL500の輝度が安定状態に維持される。
図12に示した回路図では、昇圧トランス300の二次巻線L2とチョークコイル401が異なる回路素子として表示している。しかし、実際のCCFL点灯装置では、一つの漏洩磁束型トランスの二次巻線が、昇圧、チョーク、及びインピーダンス整合の三つの作用のために兼用されている。従って、漏洩磁束型トランスを有するCCFL点灯装置は、部品点数が少なく、装置サイズを小さく抑えることが可能な構成であった。すなわち、従来のCCFL点灯装置では漏洩磁束型トランスが特に小型化において有利であると考えられ、多用されていた。
特開平8−273862号公報 特開2003−218536号公報 特開2004−200263号公報 特開2002−204073号公報
液晶ディスプレイにおけるバックライト装置では、特に高輝度が要求される。従って、そのバックライト装置として棒状のCCFL(冷陰極管)を用いる場合には、複数のCCFLの設置が望ましい。このようなバックライト装置においては、複数のCCFLのそれぞれの輝度が同じであることが望ましい。また、このような液晶ディスプレイの分野における重要な課題である小型化を達成するためには、CCFLを点灯させるための点灯装置は小型でなければならなかった。これらの要求を満たすためには、複数のCCFLを同じ電圧で駆動できるように並列接続が望ましい。
しかしながら、複数のCCFLを並列接続して、同じ電圧で駆動することは、以下の理由により困難であった。
CCFLは前述のように負性抵抗特性を有している。従って、複数のCCFLを単純に並列接続するだけでは、点灯時においていずれか一つのCCFLだけに電流が集中する可能性があり、電流が集中した場合には、その電流が集中した一つのCCFLしか点灯しない現象が生じる場合があった。更に、複数のCCFLを共通の電源と並列に接続しても、それぞれのCCFLと電源間の配線、特にその長さが異なっている。従って、浮遊容量はCCFLごとに異なっている。それ故、複数のCCFLを並列接続して駆動しても、CCFLごとに管電流を制御する必要があり、管電流のばらつきを無くすための制御回路が必要であった。
従来のCCFL点灯装置においては、一つの漏洩磁束型トランスを複数のCCFLに対する共通のチョークコイルとして利用すること、一つの漏洩磁束型トランスと各CCFLとの間で高精度にインピーダンス整合を行うこと、及び個々の管電流を高精度に制御すること、の全てを成立させることは困難であった。また、漏洩磁束型トランスに代えて、圧電トランスを用いる場合においても、同様に困難であった。それ故、従来のCCFL点灯装置では、電源(特に漏洩磁束型トランス)をCCFLごとに一つずつ設置し、それぞれの電源でそれぞれの管電流を制御していた。即ち、従来のCCFL点灯装置では電源がCCFLと同数だけ必要であった。従って、従来のCCFL点灯装置の構成では、部品点数の低減を図ることが困難であり、装置全体の更なる小型化を達成することができなかった。
本発明は、一つの電源で複数の冷陰極管(CCFL)を同じ輝度で点灯させることが可能な冷陰極管点灯装置を提供することを目的としている。この冷陰極管点灯装置においては、複数のバラストコンデンサが多層基板により構成されており、更なる小型化を実現させるとともに、安定した性能を有し、かつ量産に適した冷陰極管点灯装置を提供することを目的としている。
本発明に係るコンデンサ内蔵多層基板は、誘電体層を介して少なくとも4つの導体層が積層されたコンデンサ内蔵多層基板であって、少なくとも
第1の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第1の導体層が積層された第1の部材、
第2の誘電体層の両方のそれぞれの面に所定の導電パターンを有する第2の導体層と第3の導体層がそれぞれ積層された第2の部材、
第3の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第4の導体層が積層された第3の部材、
前記第1の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の一方の面との間に配置され互いの面を接着する第1の接着層、及び
前記第3の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の他方の面との間に配置され互いの面を接着する第2の接着層、を有しており、
当該コンデンサ内蔵多層基板における所定位置に形成されたスルーホールの接続部により特定の導体パターンを接続して導体層間コンデンサのブロックが複数個形成されている。
本発明に係るコンデンサ内蔵多層基板の製造方法は、誘電体層を介して少なくとも4つの導体層を積層して構成されるコンデンサ内蔵多層基板の製造方法であって、少なくとも
第1の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第1の導体層が積層された第1の部材を製造する工程、
第2の誘電体層の両方のそれぞれの面に所定の導電パターンを有する第2の導体層と第3の導体層がそれぞれ積層された第2の部材を製造する工程、
第3の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第4の導体層が積層された第3の部材を製造する工程、
前記第1の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の一方の面との間に第1の接着層を配置する工程、
前記第3の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の他方の面との間に第2の接着層を配置する工程、
前記第1の誘電体層と前記第2の誘電体層と前記第3の誘電体層とを前記第1の接着層と前記第2の接着層とを介して互いに接着するよう挟み付ける方向に加熱して加圧する工程、
特定の導体パターンの所定位置にスルーホールを形成する工程、及び
前記スルーホールの内面に接続部を形成して特定の導体パターンを電気的に接続して導体層間コンデンサのブロックが複数個形成される工程、を有する。
本発明に係る冷陰極管点灯装置は、誘電体層を介して少なくとも4つの導体層が積層されて構成された複数のバラストコンデンサを有するコンデンサ内蔵多層基板、及び
前記バラストコンデンサを通して前記冷陰極管に電力を供給する低出力インピーダンスを持つ低インピーダンス電源、を具備する冷陰極管点灯装置であって、
前記コンデンサ内蔵多層基板は、
誘電体層を介して少なくとも4つの導体層が積層されたコンデンサ内蔵多層基板であって、少なくとも
第1の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第1の導体層が積層された第1の部材、
第2の誘電体層の両方のそれぞれの面に所定の導電パターンを有する第2の導体層と第3の導体層がそれぞれ積層された第2の部材、
第3の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第4の導体層が積層された第3の部材、
前記第1の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の一方の面との間に配置され互いの面を接着する第1の接着層、及び
前記第3の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の他方の面との間に配置され互いの面を接着する第2の接着層、を有しており、
当該コンデンサ内蔵多層基板における所定位置に形成されたスルーホールの接続部により特定の導体パターンを接続して前記バラストコンデンサを構成する導体層間コンデンサのブロックが複数個形成されている。
複数の冷陰極管においては、一般に、設置条件(例えば、配線の長さ、配線のパターン、冷陰極管の管壁と装置外部(例えば液晶ディスプレイのケース)との距離等の相違により周辺の浮遊容量にばらつきが生じ、特に管壁と装置外部との間に流れる漏れ電流にばらつきが生じる。
本発明による上記の冷陰極管点灯装置では従来の冷陰極管点灯装置における前提に反し、電源の出力インピーダンスが抑制されている。その代わり、冷陰極管のそれぞれに少なくとも一つずつ、バラストコンデンサが接続されている。
バラストコンデンサの容量は、好ましくは冷陰極管ごとに調節される。それにより、バラストコンデンサ間での容量のばらつきが複数の冷陰極管間での浮遊容量のばらつきと精度高く一致する。すなわち、バラストコンデンサそれぞれのインピーダンスが冷陰極管それぞれの周辺の浮遊容量の合成インピーダンスと整合する。その結果、複数の冷陰極管間では、特に設置条件の相違による漏れ電流のばらつきに関わらず、管電流が均一に維持される。上記のように、バラストコンデンサの容量を冷陰極管ごとに調整することにより、低インピーダンス電源とバラストコンデンサそれぞれとの間の配線が長くても、更にバラストコンデンサごとに容量が大きく異なっても、複数の冷陰極管間で管電流にばらつきが生じることがない。従って、複数の冷陰極管間では設置条件の相違に関わらず、輝度が均一に維持される。
本発明の冷陰極管点灯装置の構成において、共通の低インピーダンス電源で複数の冷陰極管を同じ輝度で一様に点灯させることが可能となる。
本発明の冷陰極管点灯装置は、配線のレイアウトに対する柔軟性が高く、特に配線が長くても対応することができる。そのとき、好ましくは、低インピーダンス電源が本発明に係るコンデンサ内蔵多層基板とは異なる基板に実装される。このように基板の分離は、複数の冷陰極管間での輝度の均一化を損なうことなく、容易に実現することができる。
バラストコンデンサや回路素子は一般に、低インピーダンス電源を用いることによりサイズが小さく構成できる。また、バラストコンデンサは電力消費に伴う発熱における温度が低い。従って、バラストコンデンサを搭載するコンデンサ内蔵多層基板が、低インピーダンス電源を搭載する基板から分離され、冷陰極管のごく近くに設置することが可能となる。これにより、バラストコンデンサを搭載するコンデンサ内蔵多層基板と冷陰極管とにより構成される部分を容易に薄型化することが可能となる。
例えば、冷陰極管が液晶ディスプレイのバックライト装置として利用されるとき、その液晶ディスプレイの薄型化を容易に実現することが可能となる。即ち、本発明の冷陰極管点灯装置は、特に、液晶ディスプレイのバックライトの駆動装置としての利用において有利である。
本発明の冷陰極管点灯装置は、低インピーダンス電源が採用され、かつバラストコンデンサのインピーダンスがCCFLのインピーダンスと同程度に高く設定されている。従って、本発明の冷陰極管点灯装置に用いられるバラストコンデンサは容量が小さく設定できる。従って、本発明においては、バラストコンデンサを基板の導体層間の容量として実現できる。そのとき、バラストコンデンサは全体が基板内部に埋め込まれるため、そのバラストコンデンサのサイズ、特に厚みは従来のものより著しく小さいものとなる。その結果、複数の冷陰極管を並列駆動させる場合でも、冷陰極管点灯装置と冷陰極管との間の接続部分が小さく、特に薄く構成することが可能となる。このように冷陰極管点灯装置と冷陰極管との間の接続部分を薄型化することは、特に、液晶ディスプレイのバックライトの駆動装置としての利用において有利である。
上記のように本発明の冷陰極管点灯装置においては、バラストコンデンサを有するコンデンサ内蔵多層基板を用いることが装置全体の小型化に極めて効果的である。
また、本発明のコンデンサ内蔵多層基板の内部では各層の厚みが高精度に均一に形成されるため、コンデンサ内蔵多層基板におけるバラストコンデンサは容量のばらつきが極めて小さい。
さらに、本発明のコンデンサ内蔵多層基板においては、導体層の形状が複雑なものであっても容易に形成することが可能であり、かつ、コンデンサ内蔵多層基板の層数は容易に調整することができる。これにより、複数のバラストコンデンサを直列又は並列に接続させることが容易である。従って、本発明のコンデンサ内蔵多層基板においては、バラストコンデンサの耐圧と容量との設定の自由度が高いものとなっている。
本発明のコンデンサ内蔵多層基板では、導体層が、好ましくは、蒸着された導体の膜で構成されている。このような導体層はいわゆる自己回復作用を持ち、すなわち過電流の発生時に溶断されることで過電流を抑えることができる。従って、本発明のコンデンサ内蔵多層基板を用いることにより、冷陰極管と冷陰極管点灯装置とが過電流による破壊を回避できる構成となる。
本発明の冷陰極管点灯装置では、好ましくは、バラストコンデンサのインピーダンス、冷陰極管周辺の浮遊容量の合成インピーダンス、及び冷陰極管の点灯時のインピーダンスが整合するよう調整されている。特に、バラストコンデンサは、少なくとも4つの導体層を有し、これら導体層間に絶縁性を有する均一な厚みの誘電体層であるコア材を介在させて導体層が互いに電気的に分離した状態で互いに密着して一体化されている。そして、バラストコンデンサが、コンデンサ内蔵多層基板の導体層間の容量として形成されるので、その容量の設定が容易であり、かつ容量のばらつきが小さい。従って、本発明において、インピーダンス整合はバラストコンデンサと冷陰極管との組合せごとに、高精度で調整することができる。このように構成されているため、本発明の冷陰極管点灯装置では、複数の冷陰極管間では周辺の浮遊容量のばらつきに関わらず、管電流が均一に保持されるため、均一な輝度が確実に維持される。
本発明の冷陰極管点灯装置ではバラストコンデンサ全体がコンデンサ内蔵多層基板内部に埋め込まれる構成であるため、従来の冷陰極管点灯装置とは異なり、そのコンデンサ内蔵多層基板自体の表面と冷陰極管の表面との間隔を所望の距離に調節することにより、高温による誤動作と絶縁破壊による故障とを回避することができる。本発明のコンデンサ内蔵多層基板は、耐熱性と耐電圧性がいずれも高いため、コンデンサ内蔵多層基板の表面と冷陰極管の表面との間隔を短く設定することが可能となる。従って、本発明の冷陰極管点灯装置では冷陰極管とコンデンサ内蔵多層基板との接続部分の薄型化が容易である。その接続部分での薄型化の向上は特に、液晶ディスプレイのバックライトの駆動装置としての利用において有利である。
本発明の冷陰極管点灯装置では好ましくは、バラストコンデンサを搭載するコンデンサ内蔵多層基板の表面が冷陰極管の長さ方向(中心軸方向)に対して直交して設置される。それにより、コンデンサ内蔵多層基板の表面と冷陰極管の表面との距離を安全な範囲内に保持した状態で、冷陰極管とコンデンサ内蔵多層基板との接続部分を小型化することが可能となる。更に、本発明の構成においては、冷陰極管の端部(一方の電極)をコンデンサ内蔵多層基板へ容易に接続することができ、且つその接続状態が安定に保持される。
バラストコンデンサを搭載するコンデンサ内蔵多層基板は、その表面が冷陰極管の長さ方向(中心軸方向)に対して直交するよう設置されており、バラストコンデンサを構成する導体層のうち、冷陰極管に最も近い導体層が冷陰極管の電極に接続され、冷陰極管から最も遠い導体層が低インピーダンス電源に接続されるよう構成することが好ましい。このように構成することにより、複数の冷陰極管間では電極電位の変化のばらつきが更に抑えられる、管電流の均一性、すなわち輝度の均一性が更に向上する。
本発明の冷陰極管点灯装置では、好ましくは、バラストコンデンサに接続され、複数の冷陰極管の合成インピーダンスより低い出力インピーダンスを持つトランスが低インピーダンス電源に含まれている。本発明の冷陰極管点灯装置においては、従来の冷陰極管点灯装置での前提に反し、トランスの出力インピーダンスが抑えられるので、低い出力インピーダンスの電源が実現される。
本発明において、トランスの出力インピーダンスの低減に効果的な手段としては例えば、そのトランスが、コアと、そのコアに巻かれる一次巻線と、その一次巻線の内側若しくは外側又はその両方に巻かれる二次巻線と、を有して構成される。このように構成することにより、漏れ磁束が低減するため、本発明においては、出力インピーダンスが抑えられる。更に、本発明においては、漏れ磁束による周辺機器への悪影響(例えばノイズの発生)が抑えられている。
本発明の冷陰極管点灯装置では、低インピーダンス電源を上記のトランスに代えてパワートランジスタを用いても良く、このパワートランジスタをバラストコンデンサに接続しても良い。パワートランジスタの利用は出力インピーダンスを容易に、かつ効果的に低減させ得る。従って、本発明の冷陰極管点灯装置は、より多数の冷陰極管を一様に点灯させることが可能となる。
本発明のコンデンサ内蔵多層基板は、その基板内部では各層の厚みが高精度に均一な多層基板により構成されているため、形成されるバラストコンデンサ容量のばらつきを極めて小さく設定できる。また、本発明のコンデンサ内蔵多層基板は、導体層の形状が比較的複雑なものであっても容易に形成可能であり、且つ、基板の層数は比較的容易に調整できる。従って、本発明のコンデンサ内蔵多層基板においては、複数のバラストコンデンサを直列又は並列に接続させることが容易であり、バラストコンデンサの耐圧と容量の設定の自由度が高い。
また、本発明によるコンデンサ内蔵多層基板を用いた冷陰極管点灯装置は、複数の冷陰極管のそれぞれに少なくとも一つずつ接続される複数のバラストコンデンサと共通の低インピーダンス電源とにより、従来の冷陰極管点灯装置とは異なり、共通の電源で複数の冷陰極管を均一に点灯させることが可能となる。
更に、本発明のコンデンサ内蔵多層基板は、少なくとも4つの導体層を有し、これら導体層間に絶縁性を有する均一な厚みの誘電体層であるコア材を介在させて導体層が互いに電気的に分離した状態で互いに密着し一体化されている。また、本発明においては、コンデンサ内蔵多層基板において対向する複数の導体層間の容量を有するバラストコンデンサが構成されているため、均一な容量を有するコンデンサ内蔵多層基板を確実に製造することが可能であり、コンデンサ内蔵多層基板を有する装置を量産可能な装置として容易に実現することができる。
本発明によるコンデンサ内蔵多層基板を用いた冷陰極管点灯装置では、バラストコンデンサがコンデンサ内蔵多層基板の導体層間の容量として形成されている。これにより、バラストコンデンサ全体が基板内部に埋め込まれる構成であるため、冷陰極管と冷陰極管点灯装置との接続部分を極めて薄く形成することが可能となる。特に、本発明の冷陰極管点灯装置が液晶ディスプレイのバックライトの駆動装置として利用されるとき、上記ように構成されたバラストコンデンサの利用は液晶ディスプレイの薄型化に極めて効果的である。
以下、本発明に係る冷陰極管点灯装置に用いられるコンデンサ内蔵多層基板及び冷陰極管点灯装置の最良の形態である実施例1について、添付の図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明に係る実施例1の冷陰極管点灯装置(以下、CCFL点灯装置と略称する)を搭載する液晶ディスプレイのバックライト装置の構成を示す斜視図である。図1においては、液晶ディスプレイのケース10の背面が上側に描かれている。また、ケース10の内部を示す目的で、ケース10の背板と側板との一部が取り除かれている。図2は図1に示したII−II線に沿って切断した断面図である。図2の断面図において、図1に示される矢印が視線方向を示す。
図1と図2とで示される液晶ディスプレイは、ケース10、平行に配置された複数の冷陰極管(以下、CCFLと略称する)20、CCFL20の背面側に配置された反射板30、ケース10の背面(CCFL20と対向しない面)上に設けられた第1の基板40、CCFL20の一方の電極20Aに接続される第2の基板50、CCFLの他方の電極20Bに接続される第3の基板60、及びCCFL20の正面側に配置された液晶パネル70(図2参照)を有する。
本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における回路構成は、主に第1のブロックA、第2のブロックB及び第3のブロックCの3つのブロックに分けられ、それぞれのブロックA,B,Cにおける回路素子は第1の基板40、第2の基板50及び第3の基板60のそれぞれに実装される。
ケース10は、例えば金属製の箱であり、接地されている。このようにケース10が接地されているため、CCFL20から放射される電磁的ノイズ及び外部から入射される電磁的ノイズはいずれも遮蔽される。
図2に示すように、ケース10の正面側(図2における下側)は開放されている。ケース10の内側には、その背面側から正面側の方向に、反射板30、CCFL20及び液晶パネル70が順に配設されている。
細い棒状のCCFL20は複数本(例えば16本)で構成され、それぞれが平行で実質的に一平面内に配置されている。各CCFL20の両端には、絶縁性、耐熱性及び収縮性を有する材料、例えばゴム製のチューブ(図示せず)が被せられている。これらのチューブはケース10に固定されたブラケット(図示せず)により支持されている。このようにブラケットにより各CCFL20は、平行で実質的に一平面内に保持されており、各CCFL20の間隔は等しく配置されている。即ち、各CCFL20は、液晶ディスプレイの横方向においては平行であり、縦方向においては等間隔で並設されている。
各CCFL20の両端側から導出する電極20A,20Bに接続される第2の基板50と第3の基板60は、例えばCCFL20の長手方向(中心軸方向)に対して直交する方向で各CCFL20の両端側に設置される。このように第2の基板50と第3の基板60とを配置することにより、第2の基板50と第3の基板60のそれぞれの表面は、CCFL20からの距離を安全な領域に維持される。従って、第2の基板50と第3の基板60は、各CCFL20に対して最適最小距離に確実に配置され、液晶ディスプレイのバックライト装置として小型化が達成される。
更に、第2の基板50と第3の基板60とを上記のように配置することにより、CCFL20の両端の端子と第2の基板50と第3の基板60とを容易に実装することが可能となり、且つ各CCFL20は安定した状態で保持される。
実施例1のCCFL点灯装置で構成されたバックライト装置において、第2の基板50と第3の基板60は多層プリント配線板で構成されている。なお、第2の基板50と第3の基板60は、フレキシブルな多層プリント配線板であっても良い。第の基板50及び第の基板60は、耐熱性及び難燃性を有し、且つ高電圧に耐える材料より形成されている。このため、第2の基板50と第3の基板60は、耐熱性及び難燃性が高く、高電圧に耐える構成となる。
第2の基板50と第3の基板60とはそれぞれ、複数の導体層、好ましくは銅箔と、複数の絶縁層が積層されて構成されている。実施例1の絶縁層は誘電体で構成されており、例えば、ガラス繊維を強化材として含むエポキシ樹脂基板により形成されている。実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックBは、第2の基板50の導体層のパターン形状から構成される回路である。また、第3のブロックCは第3の基板60の導体層のパターン形状から構成される回路である。第2のブロックBと第3のブロックCは、各CCFL20ごとに一つずつ設けられている。第2のブロックBと第3のブロックCとはそれぞれが、CCFL20の両端の電極20A,20B(図2参照)(以下、第1の電極20A及び第2の電極20Bという)にそれぞれに接続される。ここで、CCFL20の両端の電極20A,20Bにおいて、第1の電極20Aが第2のブロックBにおける導体パターンに接続されており、第2の電極20Bが第3のブロックCにおける導体パターンに接続されている。
第2のブロックBはその全体が第2の基板50の内部に埋設されている。また、第3のブロックCはその全体が第3の基板60の内部に埋設されている。従って、第2の基板50と第3の基板60とのそれぞれの表面と各CCFL20の表面との間隔を所望の距離に調節することにより、第2のブロックBと第3のブロックCとは高温による誤動作と絶縁破壊による故障とを回避できる。
なお、実施例1における第2の基板50と第の基板60は耐熱性と耐電圧性が高いため、第2の基板50と第3の基板60とのそれぞれの表面と、各CCFL20の表面との間隔は短くても良い。特に好ましくは、第2の基板50と第3の基板60とがケース10の内部に配置され、且つCCFL20の両端側の電極近傍に設置することである。このとき、第2の基板50と第3の基板60の表面と、CCFL20の表面との間隔は両者の温度差と電位差とから決まり、例えば0.1〜10[mm]である。このように、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置ではCCFL20と各基板(50,60)との接続部分を小さく設定することが可能であり、且つCCFL点灯装置の厚み(正面と背面との距離)を薄く設定することが可能となる。
第2のブロックBと第3のブロックCの各回路は、第1の基板40上の第1のブロックAの回路に接続される。図1において、第1のブロックAの回路と第2のブロックB及び第3のブロックCとの間の配線の図示は省略している。実施例1においては、第1の基板40がケース10の背面側の外側に設けられている。なお、この第1の基板40は、ケース10の背面側の外側に限定されるものではなく、当該CCFL点灯装置が組み込まれる装置における構造に応じて設定される。第1のブロックAは直流電源(図示せず)に接続されている。
CCFL点灯装置は、直流電源から供給される電力を三つのブロックA,B及びCを介して各CCFL20のそれぞれに分配する。この結果、CCFL20はそれぞれが発光する。CCFL20の発する光は、直接、又は反射板30により反射され、液晶パネル70に入射される(図2に示される矢印参照)。液晶パネル70は所定のパターンでCCFL20からの入射光を遮蔽制御して、液晶パネル70の正面側にはそのパターンが映し出される。
図3は、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置の構成を示す回路図である。実施例1のCCFL点灯装置は、前述のように、主に三つのブロックA,B及びCから成り立っている。
第1のブロックAは高周波発振回路4と昇圧トランス5とを有し、並列共振型プッシュプルインバータとして構成される。高周波発振回路4は、第1のコンデンサ41、発振器42、第1のトランジスタ43、インバータ44、第2のコンデンサ45、第2のトランジスタ46、及びインダクタ47を含んで構成される。昇圧トランス5は、中性点M1で分けられた二つの一次巻線51Aと51B、及び二次巻線52を含む。
直流電源100の正極はインダクタ47の一端に接続され、負極は接地される。第1のコンデンサ41は直流電源100の両極間に接続される。インダクタ47の他端は昇圧トランス5の一次巻線51A、51Bの間の中性点M1に接続される。第1の一次巻線51Aの別の端子53Aと第2の一次巻線51Bの別の端子53Bとの間には第2のコンデンサC2が接続される。第1の一次巻線51Aの入力端子53Aは更に、第1のトランジスタ43の一端に接続される。第2の一次巻線51Bの端子53Bは更に、第2のトランジスタ46の一端に接続される。第1のトランジスタ43と第2のトランジスタ46とのそれぞれの他端は共に接地される。実施例1において用いた二つのトランジスタ43と46は、好ましくはMOSFETである。本発明のCCFL点灯装置における第1のトランジスタ43と第2のトランジスタ46としては、その他に、IGBT又はバイポーラトランジスタであっても良い。発振器42は、第1のトランジスタ43の制御端子に直接接続され、第2のトランジスタ46の制御端子にはインバータ44からの出力信号が接続される。
直流電源100は出力電圧Viを一定値(例えば16[V])に維持する。第1のコンデンサ41は直流電源100からの入力電圧Viを安定に維持する。発振器42は一定周波数(例えば45[kHz])のパルス波を二つのトランジスタ43,46の制御端子に対し送出する。インバータ44は、第2のトランジスタ46の制御端子に入力されるパルス波の極性を、第1のトランジスタ43の制御端子に入力されるパルス波の極性とは逆にする。従って、二つのトランジスタ43,46は発振器42の周波数と同じ周波数で交互にオンオフする。この結果、昇圧トランス5の一次巻線51Aと51Bとに対し入力電圧Viが交互に印加される。その電圧印加ごとにインダクタ47と第2のコンデンサ45とが共振し、昇圧トランス5の二次電圧Vの極性が発振器42の周波数と同じ周波数で反転する。ここで、二次電圧Vの実効値は、一次巻線51Aと51Bとに対する印加電圧Viと昇圧トランス5の昇圧比(即ち、一次巻線51Aと二次巻線52との巻数比)との積と実質的に等しい。実施例1の冷陰極管点灯装置の構成において、二次電圧Vの実効値は、好ましくは、CCFL20のランプ電圧の1.5倍程度(例えば1800[V])に設定される。
上記のように、第1のブロックAにおいては、直流電源100からの電圧Viを高周波(例えば45[kHz])の交流電圧Vに変換する。なお、本発明における第1のブロックAとしては、上記のような並列共振型プッシュプルインバータに限定されるものではなく、他の形式の(トランスを含む)インバータであっても良い。
本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置では、昇圧トランス5の漏れ磁束が後述するように、小さく抑えられている。従って、第1のブロックAは出力インピーダンスの低い電源、すなわち低インピーダンス電源として機能する。
図4は、実施例1のCCFL点灯装置に用いた昇圧トランス5の構成を模式的に示す分解組立図である。図5は図4に示したV−V線に沿って切断した昇圧トランス5の断面図である。図5の断面図は、図4に示される矢印が視線方向である。
図4及び図5に示すように、実施例1における昇圧トランス5は、一次巻線51、二次巻線52、2つのE型コア54と55、ボビン56、及び絶縁テープ58を含んで構成される。昇圧トランス5の一次巻線51は、前述の図3において示した二つの一次巻線51Aと51Bとを合わせたものである。ボビン56は、例えば合成樹脂製であり、中空部56Aを有する円筒形状である。その中空部56Aには両方の開口部から、E型コア54と55のそれぞれの中央の突起54Aと55Aが挿入される。ボビン56の外周面上には複数の仕切57が軸方向に等間隔を有して形成されている。
昇圧トランス5の組み立て方法は、まず、ボビン56の仕切57の間に二次巻線52が巻かれる。次に、二次巻線52の外側に絶縁テープ58が巻かれる。最後に、絶縁テープ58の外側に一次巻線51が巻かれる。このように一次巻線51と二次巻線52とを重ねてボビン56の外周面上に巻くことにより、漏れ磁束が著しく低減する。従って、昇圧トランス5の損失が少なくなり、出力インピーダンスを低く設定することが可能となる。その出力インピーダンスは、特に、並列に接続される複数のCCFL20(図3参照)全ての合成インピーダンスより低く設定される。実施例1においては、二次巻線52の外側に一次巻線51が巻き付けられる構成であるが、一次巻線51の外側に二次巻線52を巻き付けても良く、若しくは二次巻線52の内側と外側の両側に一次巻線51を巻き付けても良い。
実施例1における昇圧トランス5は、ボビン56に対して二次巻線52が分割巻きで巻かれている。その他に、ミツバチの巣の形状のように6角形状に二次巻線を巻き付けるハネカム巻きでボビンに巻き付ける構成でも良い。このように構成することにより、巻線間の放電が防止されると共に、線間容量が小さく抑えられる。従って、昇圧トランス5における二次巻線52の自己共振周波数を十分に高く設定することができる。
次に、実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックBの具体的な構成について説明する。
図3に示したように、各CCFL20の一方の電極20Aに接続される第2のブロックBは、それぞれ、例えば三つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の直列接続により構成されている。なお、図3に示す実施例1の構成においては、第2のブロックBがCB1,CB2及びCB3の直列接続により構成された場合について説明するが、他の構成も可能である。例えば、第2のブロックBを複数のコンデンサの並列接続、又は直列接続と並列接続との組み合わせとすることも可能である。第2のブロックBを複数のコンデンサの並列接続により構成した場合には、コンデンサ容量を大きく設定することが可能となる。
実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックBは、第2の基板50における導体層と絶縁層との多層構造のコンデンサにより構成されている。第2のブロックBにおいては誘電体である絶縁層を介して複数に積層された導体層が形成されており、このように複数の導体層を有する第2のブロックBの一端側を接続して、並列接続し、各CCFL20に接続されるコンデンサが構成されている。このように並列接続で構成することにより、第2のブロックBのコンデンサの容量値を大きく設定することが可能となる。
例えば、各第2のブロックBに形成されるコンデンサが、3つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の場合について以下に説明する。3つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3は、積層された4つの導体層間の層間容量を利用して形成される。これらのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3には、所定の導体層間を導通させるための接続部分が通るスルーホールが形成されており、このスルーホールの内面導体膜を表面電極としている。即ち、複数の導体層がスルーホールを貫通する接続部分により櫛形構造に接続されている。
バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の容量は、第2の基板50における導体層の面積及び誘電体である絶縁層の大きさにより決定される。実施例1においては、3つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の場合について説明するが、バラストコンデンサの数は導体層間の耐圧とコンデンサ全体に要求される耐圧との関係で決定されるため、その数が3つに限定されるものではない。また、バラストコンデンサの数の変更は、後述するように容易である。
即ち、コンデンサ全体に要求される耐圧を大きくするためには、導体層間の距離を大きく設定するか、及び/または、所望数のバラストコンデンサを直列接続することにより対応することができる。従って、光源として設けられるCCFLに対応した耐圧を有するコンデンサは、多層基板を用いて容易に形成することができる。
従って、導体層間距離と導体層間接続を所望の構成とすることにより、CCFLのためのコンデンサは所定の容量と耐圧とを有することができる。
図6は、CCFL点灯装置における第2の基板50に形成される第2のブロックBのコンデンサ内蔵多層基板の構造を模式的に記載した図である。図6において、(A)に示す構造図は実施例1のCCFL点灯装置におけるコンデンサ内蔵多層基板を示している。図6の(A)において、破線で囲む領域が左から順にバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3である。
図6の(A)に示すように、第2のブロックBにおいては、4層の導体層のパターンが形成されている。また、各層の導体層においてもそのパターン形状に応じて複数の導体片に分かれている。1層目の導体層は導体パターン21Aと21Bに電気的に分離されている。同様に、2層目の導体層は導体パターン22Aと22Bに分離されており、3層目の導体層は導体パターン23Aと23Bに分離されており、4層目の導体層は導体パターン24Aと24Bに分離されている。これらの導体層間には誘電体である絶縁層が形成されている。
1層目の導体パターン21Aと3層目の導体パターン23Aは第1のスルーホール61内に形成された第1の接続部71により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Aと4層目の導体パターン24Aは第2のスルーホール62内に形成された第2の接続部72により電気的に接続されている。1層目の導体パターン21Bと3層目の導体パターン23Bは第3のスルーホール63内に形成された第3の接続部73により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Bと4層目の導体パターン24Bは第4のスルーホール64内に形成された第4の接続部74により電気的に接続されている。
上記のように構成された第2のブロックBにおいて、導体パターンの重畳した領域が導体層間コンデンサを形成している。即ち、導体パターン21Aと22Aの重畳部分、導体パターン22Aと23Aの重畳部分、及び導体パターン23Aと24Aの重畳部分が導体層間コンデンサを構成している。これらの導体層間コンデンサの並列接続により、バラストコンデンサCB1が構成されている。図6の(A)において、重畳部分である導体層間コンデンサは、クロスハッチングで示す領域である。
同様に、バラストコンデンサCB2は、導体パターン21Bと22Aと23Bと24Aの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB3は導体パターン21Bと22Bと23Bと24Bの重畳部分で構成されている。
第2のブロックBにおいては、上記のように構成されたバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3が直列接続されて、所定のコンデンサ耐圧が得られている。
図6において、(B)及び(C)は、(A)に示した実施例1のコンデンサ内蔵多層基板と異なる構造のバラストコンデンサを模式的に示す図である。
図6の(B)に示すコンデンサ内蔵多層基板においては、1層目の導体層が導体パターン21Aで構成されている。2層目の導体層は導体パターン22Aと22Bに分離されており、3層目の導体層は導体パターン23Aと23Bに分離されており、4層目の導体層は導体パターン24Aで構成されている。これらの導体層間には誘電体である絶縁層が形成されている。
1層目の導体パターン21Aと3層目の導体パターン23Aは第1のスルーホール61内に形成された第1の接続部71により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Aと4層目の導体パターン24Aは第2のスルーホール62内に形成された第2の接続部72により電気的に接続されている。1層目の導体パターン21と3層目の導体パターン23Bは第3のスルーホール63内に形成された第3の接続部73により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Bと4層目の導体パターン24Aは第4のスルーホール64内に形成された第4の接続部74により電気的に接続されている。
上記のように構成された図6の(B)に示す第2のブロックBは、バラストコンデンサCB1が導体パターン21Aと22Aと23Aと24Aの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB2は、導体パターン21Aと22Aと23Bと24Aの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB3は導体パターン21Aと22Bと23Bと24Aの重畳部分で構成されている。図6の(B)に示すバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3は並列接続されており、所定のコンデンサ容量が得られる。
なお、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3を並列接続により構成する場合、導体パターンを複数のパターン形状で構成せずに、各層の導体パターンを略同一として、各層の導体パターンの一端を接続する櫛形構造として構成することも可能である。
図6の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板においては、1層目の導体層が導体パターン21Aで構成されている。2層目の導体層は導体パターン22Aと22Bと22Cに分離されており、3層目の導体層は導体パターン23Aと23Bに分離されており、4層目の導体層は導体パターン24Aと24Bと24Cに分離されている。これらの導体層間には誘電体である絶縁層が形成されている。
1層目の導体パターン21Aと3層目の導体パターン23Aは第1のスルーホール61内に形成された第1の接続部71により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Aと4層目の導体パターン24Aは第2のスルーホール62内に形成された第2の接続部72により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Bと4層目の導体パターン24Bは第3のスルーホール63内に形成された第3の接続部73により電気的に接続されている。1層目の導体パターン21Aと3層目の導体パターン23Bは第4のスルーホール64内に形成された第4の接続部74により電気的に接続されている。2層目の導体パターン22Cと4層目の導体パターン24Cは第5のスルーホール65内に形成された第5の接続部75により電気的に接続されている。
上記のように構成された図6の(C)に示す第2のブロックBは、バラストコンデンサCB1が導体パターン21Aと22Aと23Aと24Aの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB2は、導体パターン21Aと22Bと23Bと24Bの重畳部分で構成され、バラストコンデンサCB3は導体パターン21Aと22Cと23Bと24Cの重畳部分で構成されている。図6の(C)に示すバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3はそれぞれが独立する構成であり、それぞれが所定のコンデンサ容量を有している。
図6の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板において、各バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の容量は、各導体層間の容量の合成値となる。また、このコンデンサ内蔵多層基板においては、各バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3のそれぞれには出力端子が形成されている。従って、図6の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板は、コンデンサ耐圧、容量値を考慮して、各バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の接続方法及び構成を選択することも可能である。即ち、コンデンサ耐圧が必要な場合には、複数のバラストコンデンサを直列接続(例えば、図6の(A)の接続状態)とする。また、コンデンサ容量が必要な場合には、複数のバラストコンデンサを並列接続(例えば、図6の(B)の接続状態)とする。
従って、所望のコンデンサ耐圧及びコンデンサ容量を有するコンデンサ内蔵多層基板を構成するためには、導体層の数、導体層間の接続法、及び各導体層の導体パターンの数などを適宜選択することにより可能となる。
次に、実施例1のCCFL点灯装置を搭載するバックライト装置に設けられたコンデンサ内蔵多層基板の具体的な構成について説明する。
図7は、第2のブロックBを有する第2の基板50とCCFL20との接続部近傍を示す斜視図である。
第2の基板50は、互いに平行に設けられた複数のCCFL20の長手方向(中心軸方向)と直交するように立設されており、CCFL20の一端側に設けられている。第2の基板50は、接続されるCCFL20に対応して複数の領域に分けられており、それぞれの領域が第2のブロックBとなる。各第2のブロックBは4つの導体層により構成されている。なお、実施例1においては、4つの導体層の場合について説明するが、コンデンサを構成するのであれば、誘電体層を挟む2つの導体層が有れば構成可能である。
実施例1のコンデンサ内蔵多層基板において、各第2のブロックBにおける導体層のパターン形状は共通である。また、実施例1のコンデンサ内蔵多層基板の第2のブロックBにおいては、第1の導体層と第3の導体層とが同様なパターン形状を有し、第2の導体層と第4の導体層とが同様なパターン形状を有する。
図7の斜視図においては、第2の基板50に設けた第1の導体層(21A,21B)と第4の導体層(24A,24B)を示す。第1の導体層(21A,21B)は、第2の基板50の表面側(CCFL20と対向しない面側)にあり、第4の導体層(24A,24B)は、第2の基板50の裏面側(CCFL20と対向する面側)にある。
第1の導体層は2つの導体層21Aと21Bにより構成されている。第2の基板50に設けられている各第2のブロックBは、それぞれの第1の導体層21Aにより互いに電気的に接続されている。なお、一平面上に並んで配設された複数のCCFL20における一方の端にあるCCFL20に対応する第2のブロックBには、スルーホール60が形成されている。このスルーホール60は第2のブロックBの第1の導体層21Aに形成されており、導電体である金属膜(銅薄膜)がその内面に形成されている。従って、スルーホール60の内面の金属膜は、表面電極となり、第2のブロックBの全てに共通の入力端子となる。スルーホール60の表面電極に接続された第1のリード線81は、第1の基板40に形成された第1のブロックA(図1参照)に接続される。なお、第1のリード線81は表面電極を形成するスルーホール60内の金属膜に半田付けされている。
一方、CCFL20へ電力を供給する第2のリード線82は、第4の導体層に接続されている。第4の導体層は2つの導体層24Aと24Bにより構成されている。第2の導体層24Bにはスルーホール64が形成されており、このスルーホール64の内面には導電体である金属膜が形成されている。従って、スルーホール64内の金属膜は表面電極となる。第2のリード線82の一端は表面電極を形成するスルーホール64内の金属膜に半田付けされている。実施例1においては、スルーホール64は第2のブロックBにおける出力端子となる。第2のリード線82の他端は、対応するCCFL20における一方の電極(第1の電極20A)に接続されている。
上記のように、実施例1のコンデンサ内蔵多層基板においては、各第2のブロックBにおいて形成される複数のバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3を直列接続して、各第2のブロックBを並列接続している。そして、各第2のブロックBにおけるバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3を介してCCFL20に所望の電力を供給している。
図8は、実施例1のコンデンサ内蔵多層基板における第2のブロックBを構成する導体層のパターンを示す図である。図8は第2の基板50を表面側から見た図である。実施例1のコンデンサ内蔵多層基板における第2のブロックBの構成は、前述の図6の(A)に示した構成であり、導体層が4層になっている。これらの導体層を、第2の基板50の表面側(CCFL20に対向しない面側、即ちケース10の側面に対向する面側)から順に第1の導体層(21A,21B)、第2の導体層(22A,22B)、第3の導体層(23A,23B)及び第4の導体層(24A,24B)とする。
図8においては、第1の導体層の2つの導体パターン21Aと21Bを実線で示し、第2の導体層の2つの導体パターン22Aと22B及び第4の導体層の2つの導体パターン24Aと24Bは、それぞれを破線で示す。また、第3の導体層における導体パターン23Aは一点鎖線で示す。第3の導体層における導体パターン23Bは、第1の導体層における導体パターン21Bと同じ形状であるため図示省略する。
図9は、図8におけるIX―IX線により切断した第2の基板50における第2のブロックBの一部を示す断面図である。図8に示したIX―IX線の矢印が図9の断面図における視線方向を示す。以下の説明を視覚的にも容易にするため、図9においては第2の基板50の厚さ方向(図9における上下方向))を長さ方向(図9における左右方向)に比して拡大して示している。
図9においては、第2の基板50の表面側(図9の上側)から順に第1の導体層(21A,21B)、第2の導体層(22A)、第3の導体層(23A,23B)及び第4の導体層(24A)が拡大して示されている。
図8及び図9に示すように、第2のブロックBにおいては、2つの第1の導体層(21A,21B)と2つの第3の導体層(23A,23B)は略同様なパターンを有しており、特に第1の導体層の導体パターン21Bと第3の導体層の導体パターン23Bは同じ形状を有している。即ち、第2の基板50の表面に直交する方向で重なるように第1の導体層の導体パターン21Bと第3の導体層の導体パターン23Bが形成されている。また、第3の導体層の導体パターン23Aは第1の導体層の導体パターン21Aと重なるように形成されているが、第1の導体層の導体パターン21Aは隣接する第2のブロックBにおける第1の導体層の導体パターン21Aとの接続部分を有しているため、第3の導体層の導体パターン23Aとは異なっている。これは第3の導体層の導体パターン23Aが隣接する第2のブロックBの第3の導体層の導体パターン23Aと分離しているためであり、接続部分がないためである。
図8に示すように、第1の導体層の導体パターン21Aと第3の導体層の導体パターン23Aとは、第1のスルーホール61の内面に形成された第1の接続部71により接続されている。第1の導体層の導体パターン21Bと第3の導体層の導体パターン23Bとは、第3のスルーホール63の内面に形成された第3の接続部73により接続されている。
同様に、2つの第2の導体層(22A,22B)と2つの第4の導体層(24A,24B)は同じパターンを有しており、第2の基板50の表面に直交する方向で重なるように第2の導体層(22A,22B)と第4の導体層(24A、24B)は同じ形状を有している。第2の導体層の導体パターン22Aと第4の導体層の導体パターン24Aとは、第2のスルーホール62の内面に形成された第2の接続部72により接続されている(図9参照)。第2の導体層の導体パターン22Bと第4の導体層の導体パターン24Bとは、第4のスルーホール64の内面に形成された第4の接続部74により接続されている。
上記の接続状態については、前述の図6に示した第1の導体層(21A,21B)、第2の導体層(22A,22B)、第3の導体層(23A,23B)及び第4の導体層(24A,24B)の模式図を参照。
図10は第2の基板50における第2のブロックBの製造方法を示す構造断面図である。図10に示すように、第2の基板50は、第1の導体層(21A,21B)、第2の導体層(22A,22B)、第3の導体層(23A,23B)及び第4の導体層(24A,24B)の間に誘電体である絶縁層、例えば、3枚のコア材B1,B2及びB3を積層するよう配置して形成される。実施例1における3枚のコア材B1,B2及びB3としては、例えばガラス繊維を強化材として含むエポキシ樹脂製の板材であり、厚さ0.1〜1.6[mm]の範囲内が好ましい。
図10において、1番上の第1の導体層X1は、前述の第1の導体層(21A,21B)のパターン形状を有しており、2番目の第2の導体層X2は、第2の導体層(22A,22B)のパターン形状を有しており、3番目の第3の導体層X3は、第3の導体層(23A,23B)のパターン形状を有しており、そして4番目の第4の導体層X4は、第4の導体層(24A,24B)のパターン形状を有している。なお、実施例1において用いた3枚のコア材B1,B2及びB3は、均一であり、同じ厚みのものを用いた。
第1の導体層X1は第1のコア材B1の上面に固定されて、第1の部材Y1が形成される。第2の導体層X2と第3の導体層X3は第2のコア材B2の上面と下面にそれぞれ固定されて、第2の部材Y2が形成される。そして第4の導体層Xは第3のコア材B3の下面に固定されて、第3の部材Y3が形成される。各導体層X1,X2,X3及びX4はそれぞれ、例えば厚さ12〜70[μm]、好ましくは35[μm]の銅箔膜であり、蒸着により形成される。更に、各導体層X1,X2,X3及びX4のパターン形状は、好ましくは、エッチングにより形成される。
第1の部材Y1と第2の部材Y2と第3の部材Y3との間には、プリプレグ(炭素繊維等の強化材にエポキシ樹脂等の合成樹脂を含浸させた成形用中間材)P1,P2がそれぞれ配置され、互いに接着される。プリプレグP1,P2の厚みは、例えば20〜400[μm]の範囲内が好ましい。また、プリプレグP1とP2は、略等しい厚みが好ましい。
第2の基板50の多層基板の製造方法は、例えば、量産する場合、図10に示したように、あらかじめ所定の導体パターン(21A,21B)を有する第1の導体層X1を持つ第1の部材Y1、所定の導体パターン(22A,22B)を有する第2の導体層X2と所定の導体パターン(23A、23B)を有する第3の導体層X3とをその両面に持つ第2の部材Y2、そして所定の導体パターン(24A,24B)を有する第4の導体層X4を持つ第3の部材Y3を、これらの間にプリプレグP1,P2を挟んで配置し、全体を加熱しつつ上下からプレスすることにより、互いの層が圧着される。このようの加熱圧着によりコンデンサ内蔵多層基板が製造される。このとき、導体層を有する3枚のコア材B1,B2及びB3はプレスされて、その内部に空隙が生じないように圧着される。
なお、この製造方法における加熱温度は、プリプレグ樹脂を溶融温度領域である80℃〜140℃の範囲において、1℃/分〜5℃/分の昇温速度で加熱し、その後170℃〜200℃で20分以上保持してプリプレグ樹脂を硬化する。押圧力は、初期圧力として0.5MPa程度で5分〜10分間加圧し、その後2.0MPa〜4MPaでプレス加工する。
上記のように、実施例1における第2の基板50の製造においては、所定の温度の条件で単純に加圧して互いに圧着させることにより、層間の厚さが一定し安定した多層基板構造を形成することができる。また、第2の基板50の製造方法によれば、全体をプレス圧着する方法であるため、接着層であるプリプレグP1,P2内のボイドの発生が確実に防止される。
従って、実施例1の多層基板の製造方法によれば、各導体層間の容量が略等しく均一になり、信頼性の高い高精度のコンデンサ内蔵多層基板を容易に、且つ確実に製造することが可能となる。
以下、実施例1において説明した製造方法により製造されるコンデンサ内蔵多層基板の層間容量について図11を用いて説明する。図11は本発明のコンデンサ内蔵多層基板の各種の構造例を示す模式図である。
前述のように、実施例1における導体層X1,X2,X3及びX4は4層構造であり、各導体層間の電気的な接続はスルーホール61〜64内の接続部71〜74を介して行われる(図8参照)。
図11においては、スルーホール内の接続部を符号Tと符号Uで示す。図11の(A)は、4層の導体層において、1層おきの導体層を第1の接続部Tと第2の接続部Uにより櫛形に接続した場合を示す。即ち、第1の導体層X1と第3の導体層X3を第2の接続部Uで接続し、第2の導体層X2と第4の導体層X4を第1の接続部Tで接続している。
図11の(B)に示すコンデンサ内蔵多層基板は、第1の導体層X1を一方の表面電極として第2の接続部Uに接続されており、第4の導体層X4を他方の表面電極として第1の接続部Tに接続されている。従って、図11の(B)に示すコンデンサ内蔵多層基板においては、第2の導体層X2及び第3の導体層X3は表面電極に対して容量結合である。
図11の(C)は、導体層を5層とした場合を示す。図11の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板は、第1の導体層X1と第3の導体層X3が第2の接続部Uで接続されており、第2の導体層X2と第5の導体層X5が第1の接続部Tで接続されている。
図11の(A)〜(C)に示す構造において、第1の導体層X1と第2の導体層X2との層間容量を有するコンデンサをバラストコンデンサCX1とし、第2の導体層X2と第3の導体層X3との層間容量を有するコンデンサをバラストコンデンサCX2とし、第3の導体層X3と第4の導体層X4との層間容量を有するコンデンサをバラストコンデンサCX3とする。また、図11の(C)においては、そして第4の導体層X4と第5の導体層X5との層間容量を有するコンデンサをバラストコンデンサCX4とする。図11において、実際は、バラストコンデンサCX1,CX2,CX3及びCX4と表示する以外においても、各導体層の重畳する部分で層間容量が存在するが、説明を簡単にするため、図11に図示するバラストコンデンサCX1,CX2,CX3及びCX4を用いて以下に説明する。
図11の(A)に示すコンデンサ内蔵多層基板の構造において、各層間に形成されるバラストコンデンサCX1,CX2及びCX3は、各導体層が櫛形に接続されているため、並列接続となり、容量値を大きく設定できる。
図11の(B)に示すコンデンサ内蔵多層基板の構造においては、第2の導体層X2と第3の導体層X3が接続部T,Uに接続されていない容量結合構造であるため、各バラストコンデンサCX1,CX2及びCX3が直列接続に形成されて、全体のコンデンサとしての耐圧を向上させることができる。
図11の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板の構造においては、導体層が5層構造であり、バラストコンデンサCX1とCX2が並列接続であり、バラストコンデンサCX3とCX4が直列接続である。そして、それぞれの合成容量がさらに並列に接続された構造である。従って、図11の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板は、容量値を大きく設定できるとともに、全体のコンデンサとしての耐圧を向上させることが可能となる。また、図11の(C)に示すコンデンサ内蔵多層基板の構造においては、バラストコンデンサCX3とCX4の共通導体層である第4の導体層X4を第2の接続部Uを介して表面電極としての第1の導体層X1に接続することも可能である。
なお、本発明のコンデンサ内蔵多層基板においては、導体層を5層より多く形成して、より多くのバラストコンデンサを構成することも可能である。このように複数の導体層を形成することにより、コンデンサ内蔵多層基板に必要とされる所望のコンデンサ容量値と耐圧を確実に得ることができる。
次に、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置において上記のように構成されたコンデンサ内蔵多層基板について具体的に説明する。
実施例1のCCFL点灯装置において用いられるコンデンサ内蔵多層基板は、前述のように、各層の導体層が電気的に分離した複数の導体パターンを有しており、これらの導体パターンの重畳部分がバラストコンデンサとして用いられている。このように構成された複数のコンデンサを接続して構成された実施例1のコンデンサ内蔵基板についてさらに具体的に説明する。
前述の図8と図9において示したように、各導体層X1,X2,X3及びX4には、電気的に互いに分離した複数の導体パターン(21Aと21B、22Aと22B、23Aと23B、24Aと24B)が形成されている。即ち、第1の導体層X1には、導体パターン(21Aと21B)、第2の導体層X2には、導体パターン(22Aと22B)、第3の導体層X3には、導体パターン(23Aと23B)、そして第4の導体層X4には、導体パターン(24Aと24B)が形成される。前述したように、第1の導体層X1と第3の導体層X3に形成される導体パターンは、隣接するバラストコンデンサとの接続部分の導体部分を除けば略同じ導体パターンを有している。また、第2の導体層X2と第4の導体層X4に形成される導体パターンは同じ形状を有する。即ち、第1の導体層X1の導体パターン(21A)は、隣接するバラストコンデンサとの接続部分を除けば第3の導体層X3の導体パターン(23A)と略同じである。そして、第1の導体層X1の導体パターン(21B)と第3の導体層X3の導体パターン(23B)は同じ形状であり、第2の導体層X2の導体パターン(22A)と第4の導体層X4の導体パターン(24A)は同じ形状であり、第2の導体層X2の導体パターン(22B)と第4の導体層X4の導体パターン(24B)は同じ形状である。各導体層X1,X2,X3及びX4は。いわゆる櫛形構造で接続されており、上記の導体パターンの重畳部分がバラストコンデンサCB1,CB2,CB3を構成している。実施例1の構成においては、これらのバラストコンデンサCB1,CB2,CB3が直列接続されて、その一端がCCFL(冷陰極菅)20に接続されている。
図8に示したCCFL20に接続された第2のブロックBにおいて、第1〜第4の導体層X1,X2,X3及びX4における各導体パターン21A、22A、23A及び24Aが重なる領域では、それらの層間容量が合成された第1のバラストコンデンサCB1が構成される。例えば、図8において重なる領域を斜線で示しており、符号CB1で示す斜線領域がほぼ第1のバラストコンデンサCB1の形成領域となる。この第1のバラストコンデンサCB1は主に3つの層間容量、すなわち、第1の導体層X1の導体パターン(21A)と第2の導体層X2の導体パターン(22A)との間の層間容量、第2の導体層X2の導体パターン(22A)と第3の導体層X3の導体パターン(23A)との間の層間容量、及び第3の導体層X3の導体パターン(23A)と第4の導体層X4の導体パターン(24A)との間の層間容量の並列接続と実質的に等価である。
同様に、第2のバラストコンデンサCB2は、第1の導体層X1の導体パターン(21B)と第2の導体層X2の導体パターン(22A)、第2の導体層X2の導体パターン(22A)と第3の導体層X3の導体パターン(23B)、及び第3の導体層X3の導体パターン(23B)と第4の導体層Xの導体パターン(24A)との間の層間容量の合成が容量となる。例えば、図8において符号CB2で示す斜線領域がほぼ第2のバラストコンデンサCB2の形成領域となる。
また、第3のバラストコンデンサCB3は、第1の導体層X1の導体パターン(21B)と第2の導体層X2の導体パターン(22B)、第2の導体層X2の導体パターン(22B)と第3の導体層X3の導体パターン(23B)、及び第3の導体層X3の導体パターン(23B)と第4の導体層Xの導体パターン(24B)との間の層間容量の合成が容量となる。例えば、図8において符号CB3で示す斜線領域がほぼ第3のバラストコンデンサCB3の形成領域となる。
上記のように、実施例1のCCFL点灯装置に用いられるコンデンサ内蔵多層基板においては、3つのバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3がいわゆる櫛型に接続されたコンデンサとして構成されている。
実施例1のコンデンサ内蔵多層基板におけるバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3のそれぞれの容量は数[pF]程度である。この容量は、例えば、導体パターンの重なりの面積、コア材B1,B2及びB3の厚さ、及びプリプレグP1,P2の厚さを適宜調整することにより調節可能である。また、コンデンサ内蔵多層基板におけるコンデンサの容量は、積層構造における層数を増加することにより、各バラストコンデンサの容量の大幅な変更が可能である。
実施例1のCCFL点灯装置における第2の基板50の第2のブロックBにおいて、第1のバラストコンデンサCB1の一端側を構成する第1の導体層X1の導体パターン(21A)と第3の導体層X3の導体パターン(23A)が電源側である第1のブロックAに接続される。一方、第2のブロックBにおいて、第3のバラストコンデンサCB3の一端側を構成する第2の導体層X2の導体パターン(22B)と第4の導体層X4の導体パターン(24B)がCCFL20の一方の電極20Aに接続される。
実施例1のCCFL点灯装置における第2の基板50において、ケース10の側面から遠い導体層ほど装置外部(例えば、ケース10など)との間の浮遊容量が小さい。即ち、実施例1においては、第4の導体層X4は装置外部との間の浮遊容量が最も小さく、ほとんどない状態である。従って、第2の基板50の第2のブロックBにおける第4の導体層X4とCCFL20の第1の電極20Aとを接続した実施例1の構成では、第1の電極20Aの電位が導体層と装置外部との間の浮遊容量による影響を受けにくい構造となる。
一方、第2のブロックBに電源を供給する第1のブロックAの出力は、第2のブロックBにおける導体層と装置外部との間の浮遊容量の大きさに関わらず安定である。従って、実施例1のCCFL点灯装置の構成において、複数のCCFL20間における第1の電極20Aの電位変化がばらつきにくい構成であるため、管電流の均一性、すなわち輝度の均一性が向上している。
実施例1のCCFL点灯装置の構成において、各CCFL20の第2の電極20Bに接続される第3のブロックCには、CCFL20の第2の電極20Bと接地とを接続する接続部分が形成される(図3参照)。例えば、第3の基板60内部に形成された導体層はCCFL20の第2の電極20Bと装置外部の接地導体とを接続する。このように、各CCFL20の第2の電極20Bは第3のブロックCを通して接地されている。
また、実施例1のCCFL点灯装置の構成において、各CCFL20の第1の電極20Aに接続される第2のブロックBは、図3に示したように、昇圧トランス5の2次巻線52の一端に接続される。2次巻線52の他端は接地されている。
CCFL20の周辺には様々な浮遊容量が存在する(図示せず)。その浮遊容量には、例えば、CCFL20とケース10との間の浮遊容量SC(図2参照)、及び、第1のブロックA、第2のブロックB、CCFL20、第3のブロックC、及び接地導体を結ぶ配線の浮遊容量が含まれる。従って、CCFL20の周辺の浮遊容量はCCFL20ごとに異なっている。例えば、それらの浮遊容量は合計で数[pF]程度である。
実施例1のCCFL点灯装置の構成において、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体の容量は、第2のブロックBごとに調整される。即ち、並設された複数のCCFL20ごとに調節される。例えば、第1〜第4の導体層X1,X2,X3及びX4におけるそれぞれの導体パターン(21A,22A,23A及び24A)が重なる領域の面積を増やすことにより、当該バラストコンデンサCB1の容量を増加させることができる。図8において斜線で示すバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3は、対応するCCFL20との間の設置条件(例えば、配線の長さ、導体パターンの形状、CCFL20の管壁とケース10との距離、各CCFL20間の距離等)が考慮されて、容量が調整される。
例えば、並設された複数のCCFL20のうち、ケース10の側面に最も近いCCFL20では、管壁とケース10の側面との間の浮遊容量SCが大きい。従って、そのCCFL20に接続されるバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体の容量は大きく設定される。
上記のように、実施例1のCCFL点灯装置の構成においては、それぞれのCCFL20と第2のブロックBとの組合せごとに容量が調整され、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体の容量がCCFL20周辺の浮遊容量と実質的に一致する。即ち、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体のインピーダンスがCCFL20の周辺の浮遊容量の合成インピーダンスと整合する。
実施例1のCCFL点灯装置の構成において、第1のブロックAは出力インピーダンスが低いので、上記のインピーダンス整合は容易に達成される。
なお、好ましくは、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体のインピーダンスは各CCFL20のそれぞれの点灯時のインピーダンスと整合するように設定される。
本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置は、上記のように、従来のCCFL点灯装置における前提に反し、昇圧トランス5の出力インピーダンスが抑制されている。その代わり、CCFL20のそれぞれに対して、バラストコンデンサCB1,CB2及びB3の直列接続体が一組ずつ接続されている。なお、バラストコンデンサC1,CB2及びC3の接続方法は、CCFLに接続するコンデンサが持つべき容量値と耐圧を考慮して選択され、例えば並列接続体、又は直列と並列の混合接続体で構成しても良い。
本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置において、特に、CCFL20に接続される接続体のインピーダンスは、複数のCCFL20間での周辺の浮遊容量の差を相殺するように、別々に設定される。従って、複数のCCFL20間で管電流にばらつきが生じることがなく、各CCFL20における均一した輝度が維持される。
上記のように本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置は、共通の低インピーダンス電源(第1のブロックA)により複数のCCFL20を均一に点灯させることができる。更に、実施例1のCCFL点灯装置においては、第1のブロックA、第2のブロックB、及び第3のブロックCにおけるそれぞれの間の配線が長くても、対応できる構成である。また、実施例1のCCFL点灯装置は、CCFL20ごとに容量が大きく異なってもバラストコンデンサCB1,CB2及びCB3によって調整できるため、配線のレイアウトの柔軟性が高い構成となる。従って、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置は、装置全体の小型化を容易に達成できる汎用性の高い装置である。
さらに、本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置においては、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3のそれぞれが第2の基板50内の導体層間の容量が合成されて構成されている。このように構成されているため、実施例1のCCFL点灯装置は、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の全体を第2の基板50の内部に埋め込むことが可能となる。この結果、CCFL20と第2の基板50の表面との距離を極端に短くすることが可能となり、装置としての小型化に大きく寄与する構成となる。
上記の実施例1のCCFL点灯装置の説明で明らかなように、本発明のCCFL点灯装置においては、バラストコンデンサCB1,CB2及びCB3の利用が、例えば液晶ディスプレイ等の電子機器の薄型化に極めて効果的であり、かつ第2の基板50は、ほぼ均一な厚みのコア材を用い、プレス圧着によって容易に製造することが可能であるため、均一な容量の信頼性の高いコンデンサ内蔵多層基板を容易に、かつ確実に量産可能である。
本発明は、光源として用いられる冷陰極管を点灯させるための冷陰極管点灯装置において有用である。
本発明に係る実施例1の冷陰極管点灯装置を搭載する液晶ディスプレイのバックライト装置の構成を示す斜視図 図1におけるII−II線により切断した液晶ディスプレイの断面図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置の構成を示す回路図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置に含まれる昇圧トランスの構成を模式的に示す分解組立図 図4におけるV−V線により切断した昇圧トランスの断面図 本発明のコンデンサ内蔵多層基板の各種構成を示す模式図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における第2の基板とCCFL20との接続部近傍を示す拡大図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロック内の導体層のパターンを示す平面図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックの一部断面図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置における第2のブロックのコンデンサ内蔵多層基板の構造及び製造方法を説明するための図 本発明に係る実施例1のCCFL点灯装置におけるコンデンサ内蔵多層基板の各種接続状態を説明するための図 従来のCCFL点灯装置の構成を示す回路図
符号の説明
20 冷陰極管(CCFL)
50 第2の多層基板
21A,21B 導体パターン
22A,22B 導体パターン
23A,23B 導体パターン
24A,24B 導体パターン
61 第1のスルーホール
62 第2のスルーホール
63 第3のスルーホール
64 第4のスルーホール
71 第1の接続部
72 第2の接続部
73 第3の接続部
74 第4の接続部
81 第1のリード線
82 第2のリード線
B1,B2,B3 コア材
P1,P2 プリプレグ
CB1,CB2,CB3 バラストコンデンサ
X1 第1の導体層
X2 第2の導体層
X3 第3の導体層
X4 第4の導体層

Claims (24)

  1. 誘電体層を介して少なくとも4つの導体層が積層されたコンデンサ内蔵多層基板であって、少なくとも
    第1の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第1の導体層が積層された第1の部材、
    第2の誘電体層の両方のそれぞれの面に所定の導電パターンを有する第2の導体層と第3の導体層がそれぞれ積層された第2の部材、
    第3の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第4の導体層が積層された第3の部材、
    前記第1の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の一方の面との間に配置され互いの面を接着する第1の接着層、及び
    前記第3の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の他方の面との間に配置され互いの面を接着する第2の接着層、を有しており、
    当該コンデンサ内蔵多層基板における所定位置に形成されたスルーホールの接続部により特定の導体パターンを接続して導体層間コンデンサのブロックが複数個形成されることを特徴とするコンデンサ内蔵基板。
  2. 前記複数のブロックがスルーホールの接続部を介して導体パターンにより直列接続された請求項1に記載のコンデンサ内蔵多層基板。
  3. 前記複数のブロックがスルーホールの接続部を介して導体パターンにより並列接続された請求項1に記載のコンデンサ内蔵多層基板。
  4. 前記ブロックにおいて積層された導体パターンが1層おきに実質的に同じ形状を有している請求項1に記載のコンデンサ内蔵基板。
  5. 前記ブロックにおいて積層された導体パターンが1層おきに実質的に同じ形状を有して構成され、特定の導体パターンが1層おきにスルーホールの接続部により接続して櫛形構造に形成し、複数の導体層間コンデンサが直列接続により構成された請求項1に記載のコンデンサ内蔵多層基板。
  6. 各接着層は、炭素繊維の強化材を含有するエポキシ樹脂系の合成樹脂により構成された請求項1に記載のコンデンサ内蔵多層基板。
  7. 各誘電体層材は、ガラス繊維を強化材として含むエポキシ樹脂基板により構成された請求項6に記載のコンデンサ内蔵多層基板。
  8. 並設された複数の冷陰極管の点灯装置に用いられ、前記冷陰極管の中心軸に直交するよう配置された請求項1に記載のコンデンサ内蔵多層基板。
  9. 誘電体層を介して少なくとも4つの導体層を積層して構成されるコンデンサ内蔵多層基板の製造方法であって、少なくとも
    第1の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第1の導体層が積層された第1の部材を製造する工程、
    第2の誘電体層の両方のそれぞれの面に所定の導電パターンを有する第2の導体層と第3の導体層がそれぞれ積層された第2の部材を製造する工程、
    第3の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第4の導体層が積層された第3の部材を製造する工程、
    前記第1の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の一方の面との間に第1の接着層を配置する工程、
    前記第3の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の他方の面との間に第2の接着層を配置する工程、
    前記第1の誘電体層と前記第2の誘電体層と前記第3の誘電体層とを前記第1の接着層と前記第2の接着層とを介して互いに接着するよう挟み付ける方向に加熱して加圧する工程、
    特定の導体パターンの所定位置にスルーホールを形成する工程、及び
    前記スルーホールの内面に接続部を形成して特定の導体パターンを電気的に接続して導体層間コンデンサのブロックが複数個形成される工程、
    を有するコンデンサ内蔵多層基板の製造方法。
  10. 前記複数のブロックがスルーホールの接続部を介して導体パターンにより直列接続する請求項8に記載のコンデンサ内蔵多層基板の製造方法。
  11. 前記複数のブロックがスルーホールの接続部を介して導体パターンにより並列接続する請求項8に記載のコンデンサ内蔵多層基板の製造方法。
  12. 前記ブロックにおいて積層された導体パターンが1層おきに実質的に同じ形状を有している請求項8に記載のコンデンサ内蔵多層基板の製造方法。
  13. 導電層が金属薄膜の蒸着により形成された請求項8に記載のコンデンサ内蔵多層基板の製造方法。
  14. 各接着層は、炭素繊維の強化材を含有するエポキシ樹脂系の合成樹脂により構成された請求項8に記載のコンデンサ内蔵多層基板の製造方法。
  15. 各誘電体層材は、ガラス繊維を強化材として含むエポキシ樹脂基板により構成された請求項13に記載のコンデンサ内蔵多層基板の製造方法。
  16. 誘電体層を介して少なくとも4つの導体層が積層されて構成された複数のバラストコンデンサを有するコンデンサ内蔵多層基板、及び
    前記バラストコンデンサを通して前記冷陰極管に電力を供給する低出力インピーダンスを持つ低インピーダンス電源、を具備する冷陰極管点灯装置であって、
    前記コンデンサ内蔵多層基板は、
    誘電体層を介して少なくとも4つの導体層が積層されたコンデンサ内蔵多層基板であって、少なくとも
    第1の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第1の導体層が積層された第1の部材、
    第2の誘電体層の両方のそれぞれの面に所定の導電パターンを有する第2の導体層と第3の導体層がそれぞれ積層された第2の部材、
    第3の誘電体層の一方の面に所定の導体パターンを有する第4の導体層が積層された第3の部材、
    前記第1の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の一方の面との間に配置され互いの面を接着する第1の接着層、及び
    前記第3の誘電体層の他方の面と前記第2の部材の他方の面との間に配置され互いの面を接着する第2の接着層、を有しており、
    当該コンデンサ内蔵多層基板における所定位置に形成されたスルーホールの接続部により特定の導体パターンを接続して前記バラストコンデンサを構成する導体層間コンデンサのブロックが複数個形成されたコンデンサ内蔵多層基板が用いられた冷陰極点灯装置。
  17. 前記複数のブロックがスルーホールの接続部を介して導体パターンにより直列接続されたコンデンサ内蔵多層基板が用いられた請求項15に記載の冷陰極点灯装置。
  18. 前記複数のブロックがスルーホールの接続部を介して導体パターンにより並列接続されたコンデンサ内蔵多層基板が用いられた請求項15に記載の冷陰極点灯装置。
  19. 前記ブロックにおいて積層された導体パターンが1層おきに実質的に同じ形状を有して構成されたコンデンサ内蔵多層基板が用いられた請求項15に記載の冷陰極点灯装置。
  20. 前記低インピーダンス電源が前記コンデンサ内蔵多層基板とは異なる基板に実装された請求項15に記載の冷陰極管点灯装置。
  21. 並設された複数の冷陰極管の点灯装置であって、前記冷陰極管の中心軸に直交するよう配置されたコンデンサ内蔵多層基板においてそれぞれの冷陰極管への電源供給回路が異なった領域に形成された請求項15に記載の冷陰極管点灯装置。
  22. 前記コンデンサ内蔵多層基板における複数の導体層のうち、冷陰極管に最も近い導体層が冷陰極管の電極に接続され、冷陰極管から最も遠い導体層が低インピーダンス電源に接続されるよう構成された請求項15に記載の冷陰極管点灯装置。
  23. 前記低インピーダンス電源がトランスを含んで構成され、前記トランスが、コアと、前記コアに巻かれる一次巻線と、前記一次巻線の内側若しくは外側又はその両方に巻かれる二次巻線と、を有して構成された請求項15に記載の冷陰極管点灯装置。
  24. 前記低インピーダンス電源がパワートランジスタを有して構成された請求項15に記載の冷陰極管点灯装置。
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