JPWO2006006206A1 - 高電圧回路、表示装置及び表示ユニット - Google Patents

Abstract

高電圧回路を構成するインバータは、冷陰極管に高電圧を供給して発光駆動する。インバータの高電圧発生素子の高電圧出力端子と負荷を接続するコネクタユニットのコネクタ端子とを一体構造としている。即ち、インバータは、基板に実装された高電圧を出力する高電圧発生素子の出力側に基板と略平行で離れた中空位置に一対の高電圧出力端子を延在する。高電圧発生素子の出力側にコンデンサを配置するスペースを介してコネクタユニットが基板に実装され、高電圧出力端子の先端をコネクタケース内のコネクタ端子として一体化する。

Description

本発明は、液晶ディスプレイのバックライトに使用される冷陰極管を発光駆動するインバータを備えた高電圧回路、表示装置及び表示ユニットに関し、特に、高電圧を負荷に供給する出力コネクタ部分での故障を確実に防止する構造を備えた高電圧回路、表示装置及び表示ユニットに関する。

従来、液晶ディスプレイのような平面な表示ユニットはバックライト用の光源として冷陰極管を備えており、冷陰極管を点灯させるために高圧を発生するインバータとして知られたＤＣ／ＡＣ電源回路を使用している。

このようなインバータは、入力電源としてＤＣ電源の供給を受け、発振回路を動作して小信号のＡＣ波形出力を生成し、ＡＣ波形出力をトランス等の高電圧発生素子を使って昇圧して８００〜１５００Ｖrms maxといった高電圧出力を生成し、それを負荷である冷陰極管に出力している。

図１（Ａ）は従来のインバータの出力側を示しており、基板１００に高電圧発生素子としてのトランス１０２が実装され、トランス１０２の高電圧出力端子１０４は基板１００上の配線パターン１０６に半田接続される。配線パターン１０６の反対側にはコネクタ１０８における高圧側入力端子１１０が接続され、コネクタ１０８に冷陰極管側のコネクタプラグを差し込むようになる。

このようなインバータにあっては、信頼度を確保するために高電圧出力部はプラス側とマイナス側のリード端子や配線パターンの間に十分な絶縁空間を取るなどしているが、これらの回路部品は基板１００に実装されており、トランス１０２の高電圧出力端子１０４から基板１００の配線パターン１１６を通ってコネクタ１０８の高圧側入力端子１０６に至る高圧ルートにおいて、基板１００に外力がかかって反る等の異常な状況が生じたときに、図１（Ｂ）のように、トランス１０２の高電圧出力端子１０４の半田接続が剥がれて基板１００から浮いてしまい、そこで微小な放電が生じ、この状態が長時間続くと発煙や発火に至るような不具合が生じることがある。

こうした不具合の可能性をもつ高電圧出力部の信頼性を向上させるものとして図２に示す構造がある（特願平１０−２３１２４１号公報）。図２は、高電圧発生素子に圧電トランスを用いた場合であり、圧電トランス素子２００を固定するための絶縁ケース２０２とコネクタ２０４を一体構造としている。この一体構造により周囲空間との絶縁性に優れているが、この構造は、高電圧発生素子として捲線トランスを用いた場合には適用できない。また、絶縁ケース２０２とコネクタ２０４は一体型ではあるが、コネクタ２０４の高圧側入力端子２０６を圧電トランス素子２００の高圧出力端子２０８に半田接続しており、絶縁ケース２０２の内部で半田接続部が接触不良を起こす可能性が有り、接触不良を起すと微小な放電を生じ、長時間続くと発煙や発火に至るような不具合が生じることがある。

図３は従来のインバータにおける高電圧出力部の他の構造であり、絶縁体３００で高圧トランス部３０２を覆い、絶縁体３００とコネクタ３０４を一体形成し、高圧トランス部３０２とコネクタ３０４の接続リード３０６，３０８も絶縁体で覆う構造とし、高電圧部分とその近傍への絶縁信頼性をあげている。
特開２０００−１６５０６２号公報

しかし、図３のコネクタ一体構造にあっては、次に挙げるようないくつかの欠点がある。まずインバータの制御方式の中には高電圧出力側に出力波形を検出するためのコンデンサを配置することがある。

図３ようなコネクタ一体構造とすると、高圧トランス部３０２の高電圧出力端子とコネクタ３０４の間にコンデンサを配置することができない。このためコンデンサは一体化したコネクタ３０４の脇に配置せざるを得ず、基板３１０の幅がその分大きくなり、またコネクタの配置の自由度が失われてしまう。

また高圧トランス部３０２とコネクタ３０４の基板３１０上の配置が異なるたびに、絶縁体３００を製造する型を新規制作しなければならず、コスト面で負担がかかってしまう。さらに高圧トランス部３０２は発熱するために、絶縁体３００には耐熱性のある材料を使用しなければならない。

しかし、コネクタ３０４は本来発熱しない部品であり、コネクタ３０４を一体構造としてしまうと、本来耐熱性の必要のないコネクタ３０４にまで耐熱性材料を使用することとなり、その分不要なコストをかけてしまう問題がある。

本発明は、インバータの高電圧出力部の不具合発生をなくして信頼性と安全性を向上する高電圧回路、表示装置及び表示ユニットを提供することを目的とする。

本発明は、負荷に高電圧を供給して駆動する高電圧回路を提供する。即ち本発明は、配線基板上に設けられた高電圧を出力する高電圧素子と高電圧を外部に供給する外部接続コネクタからなる高電圧回路に於いて、高電圧素子と外部接続コネクタ間は直接配線され、配線は、高電圧素子と外部接続間で空中において保持されることを特徴する。

ここで高電圧素子は、冷陰極管に高電圧を供給し、発光駆動させるインバータである。また配線と前記配線基板間に高電圧素子を実装する。また配線と前記高電圧素子を電気的に接続する。また配線と高電圧素子を直接接続する。更に、配線と高電圧素子を配線基板を経由して接続する。

高電圧素子は、高電圧素子の前記高電圧の出力を監視する回路を構成する。外部接続コネクタは、先端がL字形に屈曲された配線基板の位置に実装される。

本発明は、表示装置を提供する。即ち本発明は、配線基板上に設けられた高電圧を出力する高電圧素子と高電圧を外部に供給する外部接続コネクタからなる高電圧回路を有する表示装置に於いて、高電圧素子と外部接続コネクタ間は直接配線され、配線は、高電圧素子と前記外部接続間で空中において保持されることを特徴する。

本発明は、表示ユニットを提供する。即ち本発明は、配線基板上に設けられた高電圧を出力する高電圧素子と高電圧を外部に供給する外部接続コネクタからなる高電圧回路を有する表示ユニットに於いて、高電圧素子と外部接続コネクタ間は直接配線され、配線は、高電圧素子と前記外部接続間で空中において保持されることを特徴する。

なお、本発明の表示装置及び表示ユニットの詳細は、本発明の高電圧回路の場合と基本的に同じになる。

このような本発明の高電圧回路、表示装置及び表示ユニットによれば、トランスの高電圧出力端子と負荷接続用のコネクタの接続端子を一体構造とすることで、トランスの高電圧出力端子とコネクタ高電圧側入力端子の接続を基板の配線パターンを経由せずに直接行うことができ、基板に外力が加わって反るなどして半田接続が剥離することによる高電圧ルートの断線を確実にも防止し、高電圧出力部の信頼性と安全性を向上することができる。

従来のインバータにおける高電圧出力部の説明図； 圧電トランス素子と出力コネクタを一体化した従来の圧電トランスの説明図； トランスと出力コネクタを一体化した従来のインバータの説明図； 本発明によるインバータの平面及び側面の説明図； 図４の高電圧出力部を取り出した本発明によるインバータの実施形態の説明図； 本発明によるインバータの回路ブロック図； 本発明によるインバータの回路図； 図４の高電圧出力部を取り出した本発明によるインバータの他の実施形態の説明図； 基板先端をＬ字形とした本発明によるインバータの平面及び側面の説明図； 図９の高電圧出力部を取り出した本発明によるインバータの実施形態の説明図； 図９の高電圧出力部を取り出した本発明によるインバータの他の実施形態の説明図； は図５のインバータに使用する本発明の回路部品の説明図； 図１０のインバータに使用する本発明の回路部品の説明図；

図４は、本発明の高電圧回路を構成するインバータの説明図である。図４（Ａ）に平面図を、図４（Ｂ）に側面図を示している。図４において、本発明によるインバータ１０は幅約１０ｍｍ程度で長さが１００ｍｍ程度の大きさを持つ、横長の基板１２を使用している。本発明のインバータ１０は、パーソナルコンピュータやノートブック型のコンピュータに使用される液晶ディスプレイの枠の部分に組み込まれることから、幅が狭く、細長い基板形状を持つ。

基板１２上には左側より入力コネクタ１４、インバータ回路部１６、１次巻線と２次巻線を有するトランス１８及び出力コネクタ２０が実装されている。インバータ１０における高電圧出力部はトランス１８と出力コネクタ２０で構成される。

本発明のインバータ１０における高電圧出力部にあっては、高電圧発生素子であるトランス１８の高電圧出力端子２２−１、２４−１と負荷である冷陰極管を接続する出力コネクタ２０のコネクタ端子を一体構造としたことを特徴とする。

またトランス１８と出力コネクタ２０の間には回路部品の収納スペースが形成されており、ここにこの実施形態にあってはコンデンサ２６で実装している。

図５は、図４の高電圧出力部を取り出した本発明によるインバータ１０の実施形態の説明図であり、図５（Ａ）に斜視図を、図５（Ｂ）にコネクタ側を断面とした側面図を示している。

図５（Ａ）において、基板１２に実装されたトランス１８からは一対の高電圧出力端子２２−１，２４−１が基板１２に対し略平行に離れた中空位置となるように取り出されている。

ここで高電圧出力端子２２−１はプラス側であり、高電圧出力端子２４−１はマイナス側となる。トランス１８から取り出された高電圧出力端子２２−１，２４−１は基板１２の先端側に回路部品の収納スペースを介して配置された出力コネクタ２０のコネクタケース２８に一体化されてコネクタ開口部にコネクタ端子２２−２，２４−２として存在している。

即ち本発明にあってはトランス１８の高電圧出力端子２２−１，２４−１と出力コネクタ２０のコネクタ端子２２−２，２４−２がそれぞれ一体構造となっている。更にトランス１８と出力コネクタ２０との間の電気部品の収納スペースとなる基板１２の位置にはコンデンサ２６が実装されている。

コンデンサ２６は両端に電極３０，３２を備えた表面実装型のコンデンサであり、トランス１８のプラス側の高電圧出力端子２２−１が電極３０に接続され、電極３２側を配線パターン３６により図４のインバータ回路部１６側に接続している。

図５（Ｂ）の側面図を見ると、トランス１８から取り出されたプラス側の高電圧出力端子２２−１の途中には基板側に向けて基板端子２２−３が一体に形成されており、基板端子２２−３側はランド３４に接続されており、これによってコンデンサ２６の電極３０をプラス側の高電圧出力端子２２−１に接続している。

図６は、本発明のインバータ１０における回路ブロック図である。図６において、本発明のインバータ１０は入力コネクタ１４に続いて、入力回路部３８、発振回路部４０及び昇圧回路部４２を備えており、昇圧回路部４２の出力を出力コネクタ２０に供給している。入力コネクタ１４から入力されたＤＣ電力は入力回路部３８から発振回路部４０に供給され、発振回路部４０で例えば５０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの範囲の特定周波数となる小電力のＡＣ波形出力を発生する。

この小電力のＡＣ波形出力は図５に示したトランス１８を備えた昇圧回路部４２に入力され、例えば８００〜１５００Ｖrms maxの間の高電圧に昇圧された後、出力コネクタ２０に供給され、出力コネクタ２０から負荷としての冷陰極管に供給されて、冷陰極管を発光駆動する。

図７は、本発明のインバータ１０におけるインバータ回路部１６の具体例を示した回路図である。図７において、インバータ回路部１６の入力側には入力コネクタ１４が設けられ、出力側にはトランス１８及び出力コネクタ２０が設けられている。

トランス１８は１次巻線１８−１と２次巻線１８−２を有し、２次巻線１８−２を出力コネクタ２０に接続している。インバータ回路部１６は制御ＩＣ４４、トランジスタＱ１〜Ｑ４、抵抗Ｒ１〜Ｒ１８、コンデンサＣ１，Ｃ３〜Ｃ２２、ダイオードＤ１，Ｄ２で構成されている。

ここでトランス１８のプラス側の高電圧出力ライン２５に対してはコンデンサ２６の一旦が接続され、コンデンサ２６の他端はコンデンサＣ３を介して制御ＩＣ４４に接続されている。制御ＩＣ４４はコンデンサ２６を介してトランス１８より出力される高電圧の出力電圧を検出して監視し、例えば出力電圧が断たれた時に発振動作を停止するなど必要な制御を行う。

またこの実施形態のインバータ回路部１６にあっては、従来、インバータに必要不可欠であったチョークコイルは設けられておらず、トランス１８の持つ漏洩磁束を利用することでチョークコイルを不要とし、これによってインバータ回路部１６の小型化を図っている。

なお、本発明のインバータ１０で使用するインバータ回路部１６としては、高電圧発生素子として１次巻線１８−１と２次巻線１８−２を有するトランス１８を使用するものであれば良く、適宜のインバータ回路を使用することができる。

また本発明に使用するインバータ回路部１６は、トランス１８のプラス側の高電圧出力ライン２５よりコンデンサ２６を介して出力電圧を検知する回路構成を備えることが必要である。

再び図５を参照するに、本発明のインバータ１０における高電圧出力部にあっては、トランス１８より取り出された高電圧出力端子２２−１，２４−１はそのまま出力コネクタ２０におけるコネクタ端子２２−２，２４−２となっており、トランス１８からの高電圧出力端子２２−１，２４−１の基板１２上の配線パターンに対する半田接続が不要である。

このため基板１２に外力が加わって反るようなことがあっても、トランス１８の高電圧出力端子２２−１，２４−１は基板１２側に半田接続されていないため、高電圧出力端子の剥離による不具合をを起こすことはない。

またトランス１８から取り出された高電圧出力端子２２−１，２４−１は、基板１２に対し高さ方向に離れた中空位置に取り出されて、絶縁材料で形成されたコネクタケース２８に埋設固定されており、これによって基板１２上の配線パターンに対し十分な絶縁確保でき、高電圧であっても十分な信頼性と安全性を確保することができる。

図８は、図４の高電圧出力部を取り出した本発明によるインバータ１０の他の実施形態の説明図である。この実施形態にあっては、トランス１８から取り出された高電圧出力端子２２−１，２４−１の下側の基板１２上にコンデンサ２６を実装しているが、コンデンサ２６の電極３０に対するプラス側高電圧出力端子２２−１の電気的な接続を半田接続部４６で行うようにしたことを特徴とする。

このため図５の実施形態のようにプラス側の高電圧出力端子２２−１の途中に基板端子２２−３を設ける必要がなく、その分、構造を簡単にすることができる。尚、コンデンサ２６の電極３０は上側でプラス側の高電圧出力端子２２−１と半田接続部４６で接続されているため、電極３０のランド３４に対する半田付けはコンデンサ２６を基板１２に固定するために行われている。

図９は、基板先端側をＬ字型とした本発明によるインバータの平面及び側面の説明図である。図９（Ａ）に示すように、基板１２はこの実施形態においては、出力側の先端がＬ字型に屈曲形成されて、Ｌ字端部４８を形成しており、Ｌ字型端部４８に出力コネクタ２０を配置している。トランス１８から取り出された高電圧出力端子５０−１，５２−１はＬ字端部４８に配置される出力コネクタ２０に向けて直交する方向に屈曲された後、コネクタ２０に一体化されて、そのコネクタ端子となっている。また図９（Ｂ）の側面から明らかなように、トランス１８と出力コネクタ２０の間の高電圧出力端子５０−１，５２−１の下に位置する基板１２上にはコンデンサ２６が実装されている。このＬ字端部４８を持つ基板１２はインバータ１０を液晶ディスプレイの枠のコーナー部分に組み込む際に有利である。

図１０は、図９の高電圧出力部を取り出した本発明のインバータの実施形態の説明図である。図１０（Ａ）において、トランス１８から取り出された高電圧出力端子５０−１，５２−１は、先端側で９０度屈曲され、Ｌ字端部４８に位置する出力コネクタ２０のコネクタケース２８に一体化され、先端側に開口したコネクタ内部のコネクタ端子５０−２，５２−２となっている。

トランス１８と出力コネクタ２０との間の基板１２上にはコンデンサ２６が実装されている。コンデンサ２６は電極３０，３２を両端に備えた表面実装型のコンデンサであり、この実施形態にあっては基板１２上のランド３４，３５に半田接続により固定され、プラス側の高電圧出力端子５０−１とコンデンサ２６の電極３０の接続は半田接続部５６で直接行われている。

コンデンサ２６に対する半田接続部５６によるプラス側の高電圧出力端子５０−１の接続状態は図１０（Ｂ）の側面図からその位置関係がわかる。

図１１は、図９の高電圧出力部を取り出した本発明によるインバータの他の実施形態の説明図である。この実施形態にあっては、トランス１８から取り出したプラス側の高電圧出力端子５０−１の途中に基板１２上にＵ字型に屈曲した基板端子５４を形成し、基板端子５４をランド３８に接続し、更にランド３８からコンデンサ２６の電極３０が半田接続されたランド３４に配線パターンで接続されている。

図１２は、図５のインバータに使用する本発明の回路部品の説明図である。図１２（Ａ）において、本発明の回路部品６０はトランス１８と出力コネクタ２０を一体構造としている。即ちトランス１８の出力側から取り出された高電圧出力端子２２−１，２４−１を出力コネクタ２０のコネクタケース２８内に挿入固着し、その先端をコネクタ端子２２−２，２４−２と一体化している。

また図１２（Ｂ）のようにプラス側の高電圧出力端子２２−１の途中には下側に向けて基板１２に半田接続するための基板端子２２−３が一体に形成されている。なお、トランス１８の入力側には入力端子６２が設けられている。

このような構造をもつ図１２の回路部品６０をひとつの部品として作り、回路部品６０を図５に示したように基板１２上に実装することで、本発明のインバータ１０における高電圧出力部を簡単に取り付けることができる。

図１３は、図１０のインバータに使用する本発明の回路部品６０の説明図である。この回路部品６０の実施形態にあっては、トランス１８より取り出した高電圧出力端子５０−１，５２−１をその途中で直交する方向に屈曲し、その先端を出力コネクタ２０のコネクタケース２８内に一体に埋設し、コネクタ端子５０−２，５２−２としている。

このようにトランス１８と出力コネクタ２０を一体構造とした回路部品６０を用いることで、液晶ディスプレイのコーナー部に配置される先端部をＬ字型とした回路基板に対する高電圧出力部の実装が簡単かつ容易にできる。

尚、図１２の回路部品６０は図５のインバータの場合を、また図１３の回路部品６０は図１０のインバータを例にとるものであったが、図８の実施形態のインバータ及び図１１の実施形態のインバータについてもトランス１８と出力コネクタ２０の一体構造をそのままひとつの回路部品として提供することができる。

また、上記の実施形態にあってはトランス１８からの高電圧出力端子と出力コネクタのコネクタ端子とを一体化構造とする部材として、断面円形のピン部材を使用しているが、これに限定されず矩形断面を持つプレート部材であってもよい。また本発明はその目的と利点を損なわない適宜の変形を含み、さらに上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

Claims (20)

1. 配線基板上に設けられた高電圧を出力する高電圧素子と前記高電圧を外部に供給する外部接続コネクタからなる高電圧回路に於いて、
   前記高電圧素子と前記外部接続コネクタ間は直接配線され、前記配線は、前記高電圧素子と前記外部接続間で空中において保持されることを特徴する高電圧回路。
   
2. 請求項1記載の高電圧回路に於いて、前記高電圧素子は、冷陰極管に高電圧を供給し、発光駆動させるインバータであることを特徴とする高電圧回路。
   
3. 請求項1記載の高電圧回路に於いて、前記配線と前記配線基板間に前記高電圧素子を実装することを特徴とする高電圧回路。
   
4. 請求項３記載の高電圧回路に於いて、前記配線と前記高電圧素子を電気的に接続することを特徴とする高電圧回路。
   
5. 請求項４記載の高電圧回路に於いて、前記配線と前記高電圧素子を直接接続することを特徴とする高電圧回路。
   
6. 請求項４記載の高電圧回路に於いて、前記配線と前記高電圧素子を前記配線基板を経由して接続することを特徴とする高電圧回路。
   
7. 請求項３記載の高電圧回路に於いて、前記高電圧素子は、前記高電圧素子の前記高電圧の出力を監視する回路を構成することを特徴とする高電圧回路。
   
8. 請求項1記載の高電圧回路に於いて、前記外部接続コネクタは、先端がL字形に屈曲された前記配線基板の位置に実装されることを特徴とする高電圧回路。
   
9. 配線基板上に設けられた高電圧を出力する高電圧素子と前記高電圧を外部に供給する外部接続コネクタからなる高電圧回路を有する表示装置に於いて、
   前記高電圧素子と前記外部接続コネクタ間は直接配線され、前記配線は、前記高電圧素子と前記外部接続間で空中において保持されることを特徴する表示装置。
   
10. 請求項９記載の表示装置に於いて、前記高電圧素子は、冷陰極管に高電圧を供給し、発光駆動させるインバータであることを特徴とする表示装置。
    
11. 請求項９記載の表示装置に於いて、前記配線と前記配線基板間に前記高電圧素子を実装することを特徴とする表示装置。
    
12. 請求項１１記載の表示装置に於いて、前記配線と前記高電圧素子を電気的に接続することを特徴とする表示装置。
    
13. 請求項１２記載の表示装置に於いて、前記配線と前記高電圧素子を直接接続することを特徴とする表示装置。
    
14. 請求項１２記載の表示装置に於いて、前記配線と前記高電圧素子を前記配線基板を経由して接続することを特徴とする表示装置。
    
15. 請求項１１記載の表示装置に於いて、前記高電圧素子は、前記高電圧素子の前記高電圧の出力を監視する回路を構成することを特徴とする表示装置。
    
16. 請求項９記載の表示装置に於いて、前記外部接続コネクタは、先端がL字形に屈曲された前記配線基板の位置に実装されることを特徴とする表示装置。
    
17. 配線基板上に設けられた高電圧を出力する高電圧素子と前記高電圧を外部に供給する外部接続コネクタからなる高電圧回路を有する表示ユニットに於いて、
    前記高電圧素子と前記外部接続コネクタ間は直接配線され、前記配線は、前記高電圧素子と前記外部接続間で空中において保持されることを特徴する表示ユニット。
    
18. 請求項１７記載の表示ユニットに於いて、前記高電圧素子は、冷陰極管に高電圧を供給し、発光駆動させるインバータであることを特徴とする表示ユニット。
    
19. 請求項１７記載の表示ユニットに於いて、前記配線と前記配線基板間に前記高電圧素子を実装することを特徴とする表示ユニット。
    
20. 請求項１９記載の表示ユニットに於いて、前記配線と前記高電圧素子を電気的に接続することを特徴とする表示ユニット。

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