CN1892971B - 冷阴极荧光灯、液晶显示设备及其相关设备和控制方法 - Google Patents

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Abstract

冷阴极荧光灯、冷阴极荧光灯驱动设备、冷阴极荧光灯设备、液晶显示设备、冷阴极荧光灯的控制方法、和液晶显示设备的控制方法公开了一种冷阴极荧光灯设备，其中冷阴极荧光灯可被容易地点亮并且泄漏电流被最小化。一对内部电极放置在冷阴极荧光灯的内面，并且一对外部电极在冷阴极荧光灯外部的正面上被提供。内部电极由直流驱动电路驱动，并且在内部电极之间流动的电流受恒流电路控制。外部电极由交流驱动电路驱动。

Description

冷阴极荧光灯、液晶显示设备及其相关设备和控制方法
交叉引用
本发明包含涉及于2005年7月8日向日本专利局提交的日本专利申请JP2005-168095的主题，其全部内容合并于此作为引用。
技术领域
本发明涉及一种冷阴极荧光灯、一种冷阴极荧光灯驱动设备、一种冷阴极荧光灯设备、一种液晶显示设备、一种冷阴极荧光灯的控制方法、和一种液晶显示设备的控制方法。
背景技术
已知的荧光灯大致被分类成由交流电流驱动的荧光灯和由直流电流驱动的荧光灯。此外，荧光灯还可被分类成热阴极类型的荧光灯和冷阴极类型的荧光灯。并且，那些在发光的初始阶段点亮的荧光灯被通称为热阴极类型的荧光灯，并在此后作为冷阴极类型操作，这例如在日本专利早期公开的No.2000-294391(以下称为专利文献1)中公开。
尽管上述的这种荧光灯是工业上广泛使用的，但注意到在最近几年将荧光灯应用到冷阴极荧光灯设备(背光设备)，以便从液晶显示设备面板的背面照射光。作为与液晶显示设备的背光设备一起使用的光源，特别注意冷阴极荧光灯(CCFL)，其使用不需要加热的冷阴极并具有比较长的寿命。
与背光设备一起使用的冷阴极荧光灯通常由大约30到50kHz的高振荡频率的高电压驱动，以便抑制因交流电流使用引起的闪烁。此外，作为用于驱动冷阴极荧光灯的电路，倒相电路被广泛地用来将商业的直流电源转换成高频电源，高频电源向冷阴极荧光灯供电。
此外，随着近年来液晶显示设备的显示面积的增加，与背光设备一起使用的冷阴极荧光灯也日益倾向于配有增加的长度，以符合液晶面板的显示面积的扩大，其中背光设备从液晶面板的背面照射光。此外，随着液晶显示设备的显示面积的增加，通常采用直接背光设备，其中多个冷阴极荧光灯彼此平行地并列以形成平面光源，并且放置在液晶面板的背面以在液晶面板上照射光。在所述类型的背光设备中，在冷阴极荧光灯的背面上提供反射构件以提高光的利用率，或者在背光设备和液晶面板之间插入诸如扩散片或棱镜片的光学片以增强亮度。以这种方式，已为背光设备设计出各种光学结构，并且采用一种围绕作为光源的冷阴极荧光灯的结构。
此外，作为用于冷阴极荧光灯的驱动电路，还使用如图42和43中所示的改善的集电极谐振电路，这例如在日本专利No.3,230,540(之后称为专利文献2)中公开。
发明内容
上述的这种液晶显示设备具有一个问题，即施加到冷阴极荧光灯的高频驱动功率作为泄漏电流流经在冷阴极荧光灯和在冷阴极荧光灯周围提供的各种光学部件之间形成的浮动电容，所述光学部件比如发射器和扩散片。通过扩大显示面积、采用多个彼此平行并列的冷阴极荧光灯以及频繁使用各种光学部件，浮动电容的大小根据冷阴极荧光灯的长度增加而增加。浮动电容大小的增加逐渐增加了泄漏电流的大小并且使得难以有效地利用驱动功率。
此外，在具有增加的长度的冷阴极荧光灯中，泄漏电流中间地在纵向出现，并且引起纵向上不同部分处光发射量的变化。特别地，流经冷阴极荧光灯内侧的电流靠近电极时增加而远离电极时减小。因此，冷阴极荧光灯展示出亮度中的不同，即亮度在靠近电极时增加而远离电极时减小。这个现象随着冷阴极荧光灯伸长的增加而变得明显。
因此，为了减小高频漏电，其中采用将高频的高电压施加到冷阴极荧光灯的交流驱动，可能的对策是增加冷阴极荧光灯和用于减小浮动电容的围绕结构之间的空间距离。但是，这对策涉及增加背光设备的结构的厚度并使得难以降低液晶显示设备的厚度。
因此，所期望的是提供一种解决上述有关交流驱动问题的液晶显示设备以及适合与液晶显示设备一起使用的一种冷阴极荧光灯、一种冷阴极荧光灯驱动设备、一种冷阴极荧光灯设备、一种冷阴极荧光灯的控制方法、和一种液晶显示设备的控制方法。
根据本发明的一个实施例，提供一种冷阴极荧光灯，具有光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还具有放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极。
该冷阴极荧光灯包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，和彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极。在该冷阴极荧光灯中，施加到第一和第二内部电极之间的电压的波形和电压施加的定时以及施加到第一和第二外部电极之间的电压的波形和电压施加的定时可以被彼此自由且独立地控制。
利用该冷阴极荧光灯，可预见发光性能的增强。特别地，交流电压可施加在第一和第二外部电极之间以容易地开始发光。此外，通过在第一和第二内部电极之间施加直流电压并且将交流电压的施加周期设置为短于直流电压的施加周期，能够减小泄漏电流。结果，可以防止冷阴极荧光灯纵向上亮度的变化。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于驱动冷阴极荧光灯的冷阴极荧光灯驱动设备，所述冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，该冷阴极荧光灯驱动设备包括直流驱动电路，可操作用于在第一和第二内部电极之间施加直流电压，交流驱动电路，可操作用于在第一和第二外部电极之间施加交流电压，以及转换电路，可操作用于控制直流驱动电路和交流驱动电路，使得将交流电压施加一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压。
该冷阴极荧光灯驱动设备包括直流驱动电路和交流驱动电路，并且在第一和第二内部电极之间施加直流电压。此外，在第一和第二外部电极之间施加交流电压。该冷阴极荧光灯驱动设备还包括转换电路，其控制直流驱动电路和交流驱动电路，使得将交流电压施加一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时在第一和第二内部电极之间施加直流电压。接着，在施加交流电压的所述预定时间周期内出现冷阴极荧光灯的发光，并且在该预定时间周期期满后，还通过施加直流电压来继续冷阴极荧光灯的发光。这里，直流电压还包括在比交流电压的循环周期长的循环周期中极性反向的电压。
利用所述冷阴极荧光灯驱动设备，当驱动包括第一和第二内部电极以及第一和第二外部电极的冷阴极荧光灯时，能通过执行对施加交流电压的控制来容易地开始放电。接着，通过在第一和第二内部电极之间施加直流电压可继续冷阴极荧光灯的发光。此外，在施加交流电压停止后，因为没有出现泄漏电流，所以能防止可能的功率损失以及冷阴极荧光灯纵向上可能的亮度变化。
根据本发明的进一个实施例，提供了一种冷阴极荧光灯设备，包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，还包括一个或多个直流驱动电路，每个直流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间施加直流电压，一个或多个恒流电路，每个恒流电路可操作用于将在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间的直流电流大小控制在一个预定值，一个或多个交流驱动电路，每个交流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二外部电极之间施加交流电压，以及转换电路，可操作用于控制一个或多个直流驱动电路和一个或多个交流驱动电路，使得将交流电压施加一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压。
该冷阴极荧光灯设备包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，和彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极。该冷阴极荧光灯设备还包括可操作用于驱动冷阴极荧光灯的一个或多个直流驱动电路或一个或多个恒流电路。直流电压被施加到第一和第二内部电极之间以供应固定电流，并且交流电压被施加到第一和第二外部电极之间。该冷阴极荧光灯设备还包括转换电路，用于控制直流驱动电路和交流驱动电路，使得在第一和第二外部电极之间施加交流电压一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时在第一和第二内部电极之间施加直流电压。接着，在施加交流电压的所述预定时间周期内出现冷阴极荧光灯的发光，并且在该预定时间周期期满后，还通过施加直流电压来继续冷阴极荧光灯的发光。这里，直流电压还包括在比交流电压的循环周期长的循环周期中极性反向的电压。
利用所述冷阴极荧光灯设备，能容易地开始放电，并且，在施加交流电压停止后，没有出现泄漏电流。因此，能防止可能的功率损失以及冷阴极荧光灯纵向上可能的亮度变化。此外，因为转换电路控制流经冷阴极荧光灯的直流电流的极性方向，所以能延长冷阴极荧光灯的寿命。此外，在提供了多个冷阴极荧光灯的情况下，可通过对每个冷阴极荧光灯的电流的通过和阻塞进行控制来有选择地点亮或关闭所述冷阴极荧光灯中的一些。
根据本发明的又进一个实施例，提供了一种液晶显示设备，包括液晶显示面板，可操作用于根据同步信号在其上的一个位置处依照图像信号来显示图像，和放置在液晶显示面板背部正面上的冷阴极荧光灯设备，该冷阴极荧光灯设备包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，还包括一个或多个直流驱动电路，每个直流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间施加直流电压，一个或多个恒流电路，每个恒流电路可操作用于将在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间的直流电流大小控制在一个预定值，一个或多个交流驱动电路，每个交流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二外部电极之间施加交流电压，以及转换电路，可操作用于控制一个或多个直流驱动电路和一个或多个交流驱动电路，使得将交流电压施加一个与同步信号同步的预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压，以便控制在冷阴极荧光灯或者每个冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。
该液晶显示设备包括液晶显示面板，可操作用于根据同步信号在其上的一个位置处依照图像信号来显示图像，和放置在液晶显示面板背部正面上的冷阴极荧光灯设备。该冷阴极荧光灯设备包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括放置在密封容器的内侧的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极.该冷阴极荧光设备控制冷阴极荧光灯的发光。该冷阴极荧光灯设备还包括可操作用于驱动冷阴极荧光灯的一个或多个直流驱动电路.因此，可能在每个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间施加直流电压，以及在每个冷阴极荧光灯的第一和第二外部电极之间施加交流电压。该冷阴极荧光灯设备还包括转换电路，用于控制直流驱动电路和交流驱动电路，使得将交流电压施加在每个冷阴极荧光灯的第一和第二外部电极之间一个与同步信号同步的预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时在每个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间施加直流电压。接着，在施加交流电压的所述预定时间周期内出现冷阴极荧光灯的发光，并且在该预定时间周期期满后，还通过施加直流电压来继续冷阴极荧光灯的发光。这里，直流电流还包括在比交流电压的循环周期长的循环周期中极性反向的电流。
利用该液晶显示设备，能容易地开始放电，并且，在施加交流电压停止后，没有出现泄漏电流。因此，能防止可能的功率损失以及冷阴极荧光灯纵向上可能的亮度变化。此外，通过转换直流电流的极性方向，延长了冷阴极荧光灯的寿命。此外，响应于同步信号可执行冷阴极荧光灯的发光和关闭。在提供了多个冷阴极荧光灯的情况下，可通过对流经每个冷阴极荧光灯的直流电流的通过和阻塞进行控制来有选择地点亮或关闭所述冷阴极荧光灯中的一些，从而实现了要显示在液晶显示设备上的图像的画面质量的增强。
根据本发明的还进一步的实施例，提供了一种冷阴极荧光灯的控制方法，该冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，该控制方法包括步骤：将交流电压施加在第一和第二外部电极之间一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时在第一和第二内部电极之间施加直流电压。
该冷阴极荧光灯的控制方法用于控制冷阴极荧光灯，该冷阴极荧光灯包括其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，和彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极。在该控制方法中，以如下方式执行控制。特别地，将交流电压施加在第一和第二外部电极之间一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，从而使冷阴极荧光灯发光。接着，在电子和气体之间碰撞继续的同时在第一和第二内部电极之间施加直流电压。结果，在所述预定时间周期期满后，还通过施加直流电压来继续冷阴极荧光灯的发光。这里，直流电流还包括在比交流电压的循环周期长的循环周期中极性反向的电流。
利用该冷阴极荧光灯的控制方法，可容易地开始放电，并且，在施加交流电压停止后，没有出现泄漏电流。因此，可减少功率损失以及能防止冷阴极荧光灯纵向上可能的亮度变化。
根据本发明的在再又一个实施例，提供了一种液晶显示设备的控制方法，该液晶显示设备包括液晶显示面板，可操作用于根据同步信号在其上的一个位置处依照图像信号来显示图像，和放置在液晶显示面板背部正面上的冷阴极荧光灯设备，并且该冷阴极荧光灯设备包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，该控制方法包括步骤：将交流电压施加在第一和第二外部电极之间一个根据同步信号的预定时间周期，以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时控制在冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。
该液晶显示设备的控制方法用于控制液晶显示设备，该液晶显示设备包括液晶显示面板和冷阴极荧光灯设备。在该控制方法中，以下面的方式来执行控制。特别地，将交流电压施加在第一和第二外部电极之间一个根据同步信号的预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，从而使冷阴极荧光灯发光。接着，在电子和气体之间碰撞继续的同时控制在冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。在供应流经冷阴极荧光灯的直流电流的情况下，冷阴极荧光灯保持其发光，但是在不供应流经冷阴极荧光灯的直流电流的情况下，冷阴极荧光灯停止发光。这里，直流电流还包括在比交流电压的循环周期长的循环周期中极性反向的电流。
利用该液晶显示设备的控制方法，可容易地开始放电，并且，在施加交流电压停止后，没有出现泄漏电流。因此，能防止可能的功率损失以及冷阴极荧光灯纵向上可能的亮度变化。此外，通过转换直流电流的极性方向，可延长冷阴极荧光灯的寿命。此外，响应于同步信号可执行冷阴极荧光灯的发光和关闭。在提供了多个冷阴极荧光灯的情况下，可通过对流经每个冷阴极荧光灯的直流电流的通过和阻塞进行控制来有选择地点亮或关闭所述冷阴极荧光灯中的一些，从而实现了要显示在液晶显示设备上的图像的画面质量的增强。
根据本发明的一个附加实施例，提供了一种冷阴极荧光灯设备，包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，还包括一个或多个直流驱动电路，每个直流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间施加直流电压，一个或多个交流驱动电路，每个交流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的所述第一和第二内部电极之间施加交流电压，一个或多个电流方向控制和恒流电路，每个电流方向控制和恒流电路将在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间流动的电流大小控制在一个预定大小，以及转换电路，可操作用于控制一个或多个直流驱动电路和一个或多个交流驱动电路，使得将交流电压施加一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压，以便控制在冷阴极荧光灯或者每个冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。
该冷阴极荧光灯设备包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括放置在密封容器内侧的第一和第二内部电极。该冷阴极荧光灯设备还包括用于驱动每个冷阴极荧光灯的直流驱动电路、交流驱动电路和电流方向控制和恒流电路。在冷阴极荧光灯中，直流电压/交流电压可被施加在第一和第二内部电极之间，并且可控制电流的大小。该冷阴极荧光灯设备还包括转换电路，其控制要施加一个预定时间周期的交流电压以引起电子和气体彼此碰撞，并且控制在冷阴极荧光灯或者每个冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。接着，在施加交流电压的所述预定时间周期内出现冷阴极荧光灯的发光，并且在该预定时间周期期满后，还通过施加直流电压来继续冷阴极荧光灯的发光。这里，直流电流还包括在比交流电压的循环周期长的循环周期中极性反向的电流。
利用该冷阴极荧光灯设备，在所使用的冷阴极荧光灯只包括内部电极的情况下，也可容易地开始放电。此外，在施加交流电压停止后，没有出现泄漏电流。因此，能减少可能的功率损失以及防止冷阴极荧光灯纵向上可能的亮度变化。此外，转换电路能控制流经冷阴极荧光灯的直流电流的极性方向，并能通过转换直流电流的极性方向来延长冷阴极荧光灯的寿命。此外，在提供了多个冷阴极荧光灯的情况下，可有选择地点亮或关闭所述冷阴极荧光灯中的一些。
根据本发明的另一个附加的实施例，提供了一种冷阴极荧光灯的控制方法，该冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，该控制方法包括步骤：将交流电压施加在第一和第二外部电极之间一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时在第一和第二内部电极之间施加直流电压。
该冷阴极荧光灯的控制方法用于控制冷阴极荧光灯，该冷阴极荧光灯包括由电子发射材料组成的第一和第二内部电极。在该控制方法中，以如下方式执行控制。特别地，将交流电压施加在第一和第二内部电极之间一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，从而使冷阴极荧光灯发光。接着，在电子和气体之间碰撞继续的同时在第一和第二内部电极之间施加直流电压，使得在所述预定时间周期期满后，还通过施加直流电压来继续冷阴极荧光灯的发光。这里，直流电流还包括在比交流电压的循环周期长的循环周期中极性反向的电流。
利用该冷阴极荧光灯的控制方法，在所使用的冷阴极荧光灯只包括内部电极的情况下，也可容易地开始放电，并且，在施加交流电压停止后，没有出现泄漏电流。因此，能防止可能的功率损失以及冷阴极荧光灯纵向上可能的亮度变化。
通过下面的描述和所附权利要求并结合附图，本发明的上述和其它特征和优点将更加明确，在附图中，相同的部分或元件由相同的引用标记表示。
附图说明
图1A和1B是示出本发明所应用的冷阴极荧光灯的示意图；
图2是示出根据本发明的第一实施例的冷阴极荧光灯设备的框图；
图3是示出图2中所示的直流驱动电路的电路图；
图4是示出图2中所示的交流驱动电路的电路图；
图5示出图2中所示的恒流电路的电路图；
图6A到6E是图2的冷阴极荧光灯设备的时间图；
图7是示出根据本发明的第二实施例的冷阴极荧光灯设备的电路图；
图8A到图8C是图7中的冷阴极荧光灯设备的时间图；
图9是示出根据本发明的第一实施例的液晶显示设备的框图；
图10是示出在图9的液晶显示设备中使用的冷阴极荧光灯设备的电路图；
图11A到11C是图10的冷阴极荧光灯设备的时间图；
图12A到12C是图9的液晶显示设备的时间图；
图13是示出根据本发明的第二实施例的液晶显示设备中使用的冷阴极荧光灯设备的电路图；
图14是示出根据第二实施例的液晶显示设备中使用的另一个冷阴极荧光灯设备的电路图；
图15A到15C是图14的冷阴极荧光灯设备的时间图；
图16到20是说明图14的冷阴极荧光灯设备的操作的电路图；
图21是示出根据本发明的第三实施例的冷阴极荧光灯设备的电路图；
图22是图21中所示的电流方向控制和恒流电路的电路图；
图23A到23F是图21的冷阴极荧光灯设备的时间图；
图24是说明图2的冷阴极荧光灯设备的直流驱动电路的操作原理的电路图；
图25是示出根据本发明的第四实施例的冷阴极荧光灯设备的部分的电路图；
图26是图25的冷阴极荧光灯设备的变型；
图27是示出根据本发明的第五实施例的冷阴极荧光灯设备的电路图；
图28是示出图27中所示的电流方向控制电路的电路图；
图29是示出图27的冷阴极荧光灯设备的变型的电路图；
图30是示出根据本发明的第六实施例的冷阴极荧光灯设备的电路图；
图31是示出图30中所示的驱动波形控制电路的电路图；
图32和33是示出图30的冷阴极荧光灯设备的变型的电路图；
图34是示出根据本发明的第七实施例的冷阴极荧光灯设备的电路图；
图35是示出图34的冷阴极荧光灯设备的变型的电路图；
图36是说明谐振频率与图34的冷阴极荧光灯设备的带通滤波器和低通滤波器的关系的时间图；
图37是说明图34中所示的低通滤波器、信号和谐振频率之间关系的时间图；
图38是说明图37中所示信号波形的波形图；和
图39到43是示出各实施例的冷阴极荧光灯设备各种变型的电路图。
具体实施方式
首先，参考图1A和1B来描述本发明的一个实施例所应用的冷阴极荧光灯10。图1A示出了冷阴极荧光灯10的纵剖面，并且图1B以放大的比例示出部分冷阴极荧光灯10的纵剖面。
冷阴极荧光灯10包括密封容器11、导电材料17a和17b、内部电极17c和17d、以及外部电极18a和18b。密封容器11通常为圆柱形并由玻璃构成，玻璃是一种具有光学透明度和电气绝缘属性的材料。内部电极17c和17d中的至少一个由电子发射材料组成。
在纵向上在其相对的端面上将密封容器11密封。由密封容器11包围的内部空间(之后称为灯内侧)形成为基本上真空闭合的空间，并填充有非常少量的水银，作为用于光发射的气体。将荧光材料应用于形成闭合空间的玻璃的内面。各自从密封容器11的密封端面在纵向上将导电材料17a和17b引出到闭合空间的外侧。导电材料17a连接到内部电极17c，内部电极17c放置在灯内侧并在其之间保持导电性。同时，导电材料17b连接到内部电极17d，内部电极17d放置在灯内侧并在其之间保持导电性。在密封容器11与外部空间接触的面(其在之后简化称为灯的外面)上，外部电极18a和18b彼此以间隔关系放置。外部电极18a和18b具有固定宽度的类似带状，并在垂直于密封容器11的圆柱形的纵向的方向上延伸。
冷阴极荧光灯10以如下方式操作。当灯内侧的电子与水银原子碰撞时，发射光。在该实例中所发射的光的波长属于紫外区域并且如此之短以至于该光不能在视觉上被看见。因此，与紫外线反应的荧光材料被应用于密封容器11的内面。因此，荧光材料与紫外线反应以发射可见的射线，其波长取决于荧光材料的类型。因此，可根据荧光材料的类型来发射各种颜色的光。
现在参考图2，示出了一种本发明的实施例所应用的冷阴极荧光灯设备。
所示的冷阴极荧光灯设备20包括冷阴极荧光灯10和冷阴极荧光灯驱动设备21。按照上述图1A和1B的方式来配置冷阴极荧光灯10，并且在下面只参考对冷阴极荧光灯设备20的描述所需要的部件来给出该冷阴极荧光灯设备10的描述。
冷阴极荧光灯驱动设备21包括电源25、用于向内部电极17c和17d供电的直流驱动电路22、用于向外部电极18a和18b供电的交流驱动电路26、恒流电路23、转换控制电路24、和开关元件Sw2和Sw6。在本实施例中，转换控制电路24和开关元件Sw2和Sw6构成转换电路。根据来自转换控制电路24的信号S2，将开关元件Sw2控制到接通(连接)或断开(切断)状态。
电源25作为用于冷阴极荧光灯10的电源并且在本实施例中是直流电源。电源25产生直流电压Vin并将该直流电压Vin施加到直流驱动电路22，该直流驱动电路22因此在内部电极17c和17d之间产生直流电压Vdc。来自电源25的直流电压Vin还被施加到交流驱动电路26，该交流驱动电路26在外部电极18a和18b之间产生交流电压Vac。
通过二极管D1和D2以及恒流电路23，将来自直流驱动电路22的直流电源施加到在冷阴极荧光灯10的内部电极17c和17d之间的节点。还注意到，放置二极管D1和D2是用于保护，并可以被省略。
同时，将来自交流驱动电路26的交流电源施加到在冷阴极荧光灯10的外部电极18a和18b之间的节点。
图3示出了直流驱动电路22。参考图3，直流驱动电路22包括晶体管Q21和Q22、振荡和转换变压器L21、电阻器R21和R22、电容器C21、二极管D21和D22以及另一个电容器C22。振荡和转换变压器L21包括初级侧绕组N21到N23以及绕于其上的次级侧N24和N25。
初级侧绕组N21和N22具有相等数量的匝数，并且结束于初级侧绕组N21末端的绕组和起始于初级侧绕组N22末端的绕组彼此连接以形成一个中心抽头。该中心抽头连接到电源25以便向其施加直流电压Vin。起始于初级侧绕组N21末端的绕组连接到晶体管Q21的集电极，并且结束于初级侧绕组N22末端的绕组连接到晶体管Q22的集电极。此外，电容器C21(包括初级侧浮动电容)连接在起始于初级侧绕组N21末端的绕组和结束于初级侧绕组N22末端的绕组之间。因此，谐振电路主要是由电容器C21和初级绕组N21和N22构成。
谐振电路的谐振频率取决于电容器C21的电容值，从初级侧看来相等的初级绕组N21和N22的电感值和次级侧的总电抗。谐振电路以自激励的方式以所述谐振频率振荡。该自激励振荡电路通过振荡和转换变压器L21而形成与电源就交流而言断开的电路，如此该自激励振荡电路被称为集电极谐振型电路。集电极谐振电路经常以如此优点被使用，即与共振型频率变换电路(Royer Circuit)的振荡频率相比，振荡频率能够增加，以及振荡频率不太可能受直流电压Vin的值的影响。
电阻器R21和初级侧绕组N23在其一端上连接到晶体管Q21的基极并且在另一端上连接到晶体管Q22的基极。初级侧绕组N23具有相对初级绕组N21和N22的预定绕组比率和预定极性方向，使得满足电路连接到初级侧的条件的电压形成正反馈环路。
简单地描述具有上述结构的直流驱动电路22的操作。首先，当直流电压Vin从电源25被施加到直流驱动电路22时，电阻器R21将基极电流供应给晶体管Q21的基极，并且电阻器R22将基极电流供应给晶体管Q22的基极。结果，电流流到晶体管Q21的集电极和晶体管Q22的集电极。
流到晶体管Q21的集电极的电流接着流到初级侧绕组N21，并且流到晶体管Q22的集电极的电流接着流到初级侧绕组N22，于是由电流在振荡和转换变压器L21的磁心(未示出)中产生磁通量。但是，在磁心中由初级侧绕组N21产生的磁通量的方向和由初级侧绕组N22产生的磁通量的方向彼此相反，因此，磁通量相互抵消。
但是，由于晶体管Q21和Q22通常具有或多或少彼此不同的电流放大系数，较高的电流流到晶体管Q21和Q22其中一个的集电极，较高的电流流到初级绕组N21和N22中的一个。因此，在振荡和转换变压器L21的磁心中产生对应于流经初级绕组N1和N2的电流之间差异的磁通量。由此，在初级侧绕组N23中产生对应于该磁通量的电压。该电压在正反馈方向中产生并且进一步增加了较高的集电极电流流经的晶体管Q21和Q22其中一个的集电极电流，并且进一步减小了较低的集电极电流流经的晶体管Q21和Q22其中一个的集电极电流，直到集电极突然下降到0。下面的描述假设前者是晶体管Q21而后者是晶体管Q22。
此时，在初级绕组N21、N22和N23以及次级侧绕组N24中由谐振电路产生以正弦波形形式的电压波形，谐振电路由电容器C21的电容值、以及从初级侧看来相等的初级绕组N21和N22的电感值和次级侧的总电抗构成。接着，由于在初级侧绕组N23中产生的电压被正反馈到晶体管Q21和Q22的基极，因此与谐振频率相等的频率的自激励振荡继续。
这里，次级侧N24和N25的绕组方向事先被确定以便在次级侧N24和N25中产生的电压相对中心抽头具有彼此相反的极性，并且次级侧N24和N25的匝数也彼此相等。因此，电压被二极管D21和D22整流并且由电容器22平滑。因为次级绕组N24和N25的匝数被设置得高于初级绕组N21和N22的匝数，通过这种中心抽头型的全整流电路，在电容器22两端获得高电平的直流电压Vdc。
图4中示出交流驱动电路26。参考图4，交流驱动电路26包括晶体管Q61和Q62、振荡和转换变压器L61、电阻器R61和R62、电容器C61(包括初级侧浮动电容)。振荡和转换变压器L61具有初级侧绕组N61到N63以及绕于其上的次级侧绕组N64和N65。
初级侧绕组N61到N63具有相等数量的匝数，并且结束于初级侧绕组N61末端的绕组和起始于初级侧绕组N62末端的绕组彼此连接以形成一个中心抽头。该中心抽头通过电感器L161连接到电源25，起始于初级侧绕组N62末端的绕组连接到晶体管Q62的集电极。此外，电容器61连接在起始于初级侧绕组N61末端的绕组和结束于初级侧绕组N62末端的绕组之间。因此，谐振电路由电容器61的电感和从初级侧看来相等的初级侧绕组N61和N62的电感值和次级侧的总电抗构成。
电阻器R61和初级侧绕组N63在其一端上连接到晶体管Q61并且在另一端上连接到电阻器R62和初级侧绕组N63。初级侧绕组N63如此缠绕以使得其具有相对初级侧绕组N61和N62的绕组比率和极性方向，使得产生形成正反馈环路的电压。
相对于初级侧，上述的交流电驱动电路26的操作与直流驱动电路22的操作十分相同。另一方面，相对于次级侧，因为它不包括用于整流的二极管以及不包括平滑电容器，因此作为交流电压的交流电压Vac被输出到次级侧。
图5中示出恒流电路23。参考图5，恒流电路23包括晶体管Q31、电阻器R31、参考电压源Vref31、齐纳二极管Dp31和运算放大器IC31。用于电流方向的电阻器R31连接到晶体管Q31的发射极，使得流经晶体管Q31的发射极的电流使电阻器R31产生一个电压。在电阻器R31两端产生的电压被输入到运算放大器IC31的求反输入端。同时，来自参考电压源Vref31的电压被输入到运算放大器IC31的非求反输入端。运算放大器IC31的输出端连接到晶体管Q31的基极。如此，形成恒流电路23以便形成恒流源，固定大小的电流从该恒流源流经晶体管Q31的发射极。
简单地描述恒流电路23的操作。如果电阻器R31两端的电压，即输入到运算放大器IC31的求反输入端的电压低于参考电压源Vref31，即在运算放大器IC31的非求反输入端处的电压，那么运算放大器IC31的输出端处的电压在正向上出现，并且增加晶体管Q31的基极电流。因此，还增加了晶体管Q31的发射极电流。另一方面，如果电阻器R31两端的电压，即输入到运算放大器IC31的求反输入端的电压高于参考电压源Vref31，即在运算放大器IC31的非求反输入端处的电压，那么运算放大器IC31的输出端处的电压在负向上出现，并且减小晶体管Q31的基极电流。因此，还减小了晶体管Q31的发射极电流。
作为上述反馈动作的结果，电阻R31两端的电压通常被如此控制以便基本上等于参考电压源Vref31的电压。这里，如果电阻R31的值增加，那么流经电阻R31的电流的大小，即晶体管Q31的发射极电流的大小可减小，但是如果电阻R31的值减小，那么流经电阻R31的电流的大小，即晶体管Q31的发射极电流的大小可增加。此外，还通过变化参考电压源Vref31的电压值而不改变电阻R31的电阻值，可将晶体管Q31的发射极电流变化到期望的大小。
注意到，由于晶体管Q31的基极电流小于晶体管Q31的发射极电流，因此流经晶体管Q31的发射极的电流大小和流经晶体管Q31的集电极的电流大小基本上彼此相等。此外，齐纳二极管Dp31被提供来保护，即用来限制晶体管Q31的基极电流，并且可以被省略。
此外，在图2中所示的转换控制电路24与开关元件Sw2和Sw6协同以形成转换电路。转换控制电路24产生分别用于控制开关元件Sw2和Sw6接通或断开的信号S2和S6。此外，由于将可在接通或断开之间控制的电子器件选择为开关元件Sw2和Sw6，可以获得比可替换情况下更高速度的操作，在可替换情况中使用了诸如继电器的机械零件。尽管在本实施例中使用了晶体管，但是也可代替使用FET(场效应晶体管)。
接着，在开关元件Sw2接通时，将电源施加到直流驱动电路22，但是当开关元件Sw2断开时，不将电源施加到直流驱动电路22。同时，在开关元件Sw6接通时，将电源施加到交流驱动电路26，但是当开关元件Sw6断开时，不将电源施加到交流驱动电路26。换句话说，当在开关元件Sw2接通时，直流电压Vdc具有一个预定值，但是当开关元件Sw2断开时，直流电压Vdc具有0V(伏)。此外，当在开关元件Sw6接通时，交流电压Vac具有一个预定值，但是当开关元件Sw6断开时，交流电压Vac具有0V(伏)。
现在参考图6A到6E来描述根据第一实施例的整个冷阴极荧光灯设备20的操作。
图6A说明从转换控制电路24输出的信号S6。当信号S6在时间t0到时间t3的期间具有高电平(在图6A中，较高的电平)时，开关元件Sw6被控制成接通，但是当信号S6具有低电平(在图6A中，较低的电平)时，开关元件Sw6被控制成断开。图6B说明从转换控制电路24输出的信号S2。当开关元件Sw2在时间t2到时间t4的期间的一个时间点处从低电平(在图6B中，较低的电平)变为高电平(在图6B中，较高的电平)时，开关元件Sw2被控制成接通，但是当信号S2具有低电平时，开关元件Sw2被控制成断开。
图6C说明交流电压Vac的波形。当信号S6具有高电平时，开关元件Sw6展示出接通状态并且通过交流驱动电路26产生预定值的交流电压Vac，但是当信号S6具有低电平时，开关元件Sw6展示出断开状态并且通过交流驱动电路26产生值为0V的交流电压Vac。图6D说明来自直流驱动电路22的直流电压Vdc的波形。当信号S2具有高电平时，开关元件Sw2展示出接通状态并且产生预定值的直流电压Vdc，但是当信号S2具有低电平时，开关元件Sw2展示出断开状态并且产生值为0V的直流电压Vdc。
为了使直流驱动电路22继续使冷阴极荧光灯10发光，如何相对时间t3选择时间t2和时间t4是十分重要的。这将在下面描述。
此外，在时间t0接通开关元件Sw6，使得产生一个预定值作为交流电压Vac以便通过交流驱动来使冷阴极荧光灯10发光。当执行交流驱动时，尽管外部电极18a和外部电极18b没有直接与灯的内侧接触，但是它们向灯的内侧供应位移电流以使得水银的电子和原子在灯的内侧彼此碰撞，从而开始使冷阴极荧光灯10发射光。注意到，在本实例中，随着交流频率的增加，这同样作用来降低内部电极17c和17d的功函数，从而便于电子的发射。
一旦冷阴极荧光灯10在保持等离子态的同时被点亮并且被直流驱动，可继续发光。换句话说，在开始交流驱动之后电子和气体之间的碰撞继续的同时(在灯内侧的气体保持为等离子态的同时)，如果执行从交流驱动到直流驱动的转换，那么可继续冷阴极荧光灯10的发光状态。在本实例中，由于在直流驱动中，由恒流电路23执行恒流驱动，所以冷阴极荧光灯10可保持在稳定的固定亮度。
这里，在图6中，从时间t1到时间t5的范围是在仅使用交流驱动的情况下灯内侧的气体保持为等离子态的时间周期，并且如果直流驱动在时间t1到时间t5的范围内开始，那么可执行直流发光并接着维持。但是，由于难以精确地检测时间t1和时间t5，应当保证一个时间余量，以便例如从时间t2到时间t4的范围内，将用于起始直流驱动的信号S2信号通知给开关元件Sw2，从时间t2到时间t4的范围是从时间t1到时间t5的范围内的时间周期。在以如此方式保证时间余量的情况下，可执行冷阴极荧光灯10的发光，并以更高的确定度来保持。因此，将时间余量给作为从时间t1到时间t2的时间周期以及从时间t4到时间t5的另一个时间周期。
上述的时间余量的变化取决于气体类型、环境温度、冷阴极荧光灯10的个体差异、冷阴极荧光灯10的特性的老化、要用于交流驱动的交流电压Vac的值，等等。此外，取决于驱动电路，在直流驱动电路22操作之前所输出的在用于将开关元件Sw2控制到接通状态的信号S2之后的时间延迟，也不同于在直流驱动电路22操作之前所输出的在用于将开关元件Sw6控制到接通状态的信号S6之后的时间延迟。因此，为了安全的原因确保时间余量，从使稳定的发光继续的角度出发，所期望的是，将要开始施加直流驱动电压的定时设置为一个预定时间周期(在图6D中，从时间t0到时间t3的时间周期)内的时间点(例如，在图6D中，时间t2)，在该预定时间周期中交流驱动继续，并且设置在开始交流驱动之后直到开始直流驱动的时间周期(在图6D中，从时间t0到时间t2)，以及只要可能设置在开始直流驱动之后直到停止交流驱动的时间周期(在图6D中，从时间t2到时间t3)。
特别地，信号S6和S2被优选地控制以便保证随后的时间周期。首先，足够用于在估计的最坏环境下通过交流驱动在灯内侧中使电子和气体之间碰撞发生的时间周期被确保为从时间t0到时间t2的时间周期。此外，足够用于保证在灯内侧中使电子和气体之间碰撞继续(灯内侧气体的等离子态继续)的时间周期被确定为从时间t2到时间t3的时间周期。
以这种方式，第一实施例的冷阴极荧光灯设备20被如此控制以使得它通过交流驱动而发光，其中施加了交流电压，并且在通过交流驱动使冷阴极荧光灯10发光(交流发光)后，通过直流驱动来使其发光(直流发光)，其中施加了直流电压。接着，将用于直流驱动的时间周期设置得比用于交流驱动的周期更长。
第一实施例的冷阴极荧光灯设备20可解决在执行交流驱动时出现的问题，即来自交流驱动电路26的交流电流作为漏电电流流到冷阴极荧光灯10和在冷阴极荧光灯10周围提供的构件(例如，在冷阴极荧光灯10被用作为背光设备的情况下的各种光学构件，比如反射构件、扩散片等)之间形成的浮动电容，并且能够实现驱动功率的有效利用。此外，在只执行交流驱动时，可防止漏电电流中间地出现在具有长度增加的冷阴极荧光灯10的纵向上的出现条件，该出现条件引起纵向上不同位置处的光发射量的变化，导致冷阴极荧光灯10不同部分之间亮度的差异。结果，利用冷阴极荧光灯设备20可实现均匀亮度。
特别地，在通过交流驱动而使在冷阴极荧光灯10放光的情况下，漏电电流流经浮动电容。但是，在通过直流驱动而使冷阴极荧光灯10放光的情况下，即使浮动电容存在，针对直流电流的电抗在理论上具有无限的大小并且能确立一个绝缘状态。因此，漏电电流可下降为0。
此外，因为第一实施例的冷阴极荧光灯10包括一组用于直流驱动的内部电极17c和17d以及一组用于交流驱动的外部电极18a和18b，从交流驱动电路26可施加作为交流电压的交流电压Vac，而从直流驱动电路22可施加作为直流电压的直流电压Vdc，以使冷阴极荧光灯10稳定地发光。换句话说，由于提供了这两组电极，用于交流驱动的时间周期和用于直流驱动的时间周期之间的关系可被任意控制，以例如使得它们彼此重叠。注意到，通过借助转换电路对将交流电压Vac和直流电压Vdc施加到用于直流驱动的电极和用于交流驱动的电极的定时进行控制，来容易地实现所述用于交流驱动的时间周期和用于直流驱动的时间周期之间的关系。
如果利用第一实施例的冷阴极荧光灯10来执行交流驱动和直流驱动，那么可将此前已经被使用的各种反相器电路实际上用作为交流驱动电路26，并且可将此前已经被使用的直流产生电路实际上用作为直流驱动电路22。因此，不仅可预见降低了设备的成本。此外，由于诸如IC的现有电子部件可被转向，因此便于维护设备。此外，由于冷阴极荧光灯10被如此配置，使得转换电路被放置在初级侧上，并且次级侧上的电压由振荡和转换变压器来升压，许多部件的耐电压属性可设置得较低。
此外，在第一实施例的冷阴极荧光灯10中，由于通过玻璃的密封容器11，内部电极17c和17d与外部电极18a和18b绝缘，玻璃是一种具有光学透明度和电气绝缘属性的材料，交流驱动电路26和直流驱动电路22之间的电互相干扰可以被防止。因此，可便于对交流驱动电路26和直流驱动电路22进行控制。
特别地，尽管外部电极18a和18b通过交流驱动电路26的次级侧绕组N64和N65而对于直流是彼此连接的，由于插入了玻璃的密封容器11，外部电极18a和18b不具有对由内部电极17c和17d产生的灯内侧中的直流电场的影响。此外，由于内部电极17c和17d对于交流彼此连接，由于存在玻璃的密封容器11，因此内部电极17c和17d不具有对由外部电极18a和18b产生的灯内侧中的交流电场的影响。由此，对直流驱动电路22和交流驱动电路26是显得可操作还是不可操作的控制可容易地在低压的初级侧上执行，同时所有次级侧绕组保持与各个电极的连接。
此外，通过将施加了高压的外部电极18a和18b仅交流驱动一个短的预定时间，可防止灰尘粘贴到外部电极18a和18b。
此外，通过将导电箔放置在具有内部电极17c和17d的冷阴极荧光灯的外围，上述的外部电极18a和18b可容易地形成。
注意到，在当直流电压Vdc被施加到内部电极17c和17d时，极性总是固定的情况下，例如将内部电极17d设置为施加较低电位的阴极的情况下，即使内部电极17d只是由电子发射材料形成则也是足够的。尽管应用于图2中的冷阴极荧光灯10的箭头标记表示在施加直流电压Vdc时产生的电流的方向，但是在如图2所示的箭头标记方向上施加直流电流的情况下，即使内部电极17d只是由电子发射材料形成则也是足够的。
尽管没有示出，第一实施例的冷阴极荧光灯设备20可使用单独激励的反相器电路，其中驱动电路连接到晶体管Q21、Q22、Q61和Q62的基极而不连接到振荡和转换变压器的初级侧绕组N23和N63以及电阻R21、R22、R61和R62，以使得晶体管Q21和Q22利用其谐振频率而互补地接通或断开，并且晶体管Q61和Q62利用其谐振频率而互补地接通或断开。
在本实例中，由于晶体管Q21、Q22、Q61和Q62的基极由消耗很低功率的逻辑电路控制，通过控制晶体管Q21和Q22的基极使得晶体管Q21和Q22被断开并且控制晶体管Q61和Q62的基极使得晶体管Q61和Q62被断开，直流电压Vdc和交流电压Vac的电压值可被容易地控制到0V。
现在，参考图7来描述根据本发明的第二实施例的冷阴极荧光灯设备30。
冷阴极荧光灯设备30包括冷阴极荧光灯10和冷阴极荧光灯驱动设备31。冷阴极荧光灯驱动设备31依次包括电源25、直流驱动电路22a和22b、交流驱动电路26、恒流电路23a和23b、二极管D1a、D1b、D2a和D2b、转换控制电路34、和开关元件Sw2a、Sw2b和Sw6。
冷阴极荧光灯10和交流驱动电路26具有各自与上面描述的第一实施例中相似的结构，因此这里省略了重复的描述以避免冗余。此外，直流驱动电路22a和22b的结构和操作基本上与上述的直流驱动电路22类似，以及二极管D1a和D1b的结构和操作类似于上述的二极管D1，此外以及二极管D2a和D2b的结构和操作类似于上述的二极管D2。因此，这里省略了对直流驱动电路22a和22b以及二极管D1a、D1b、D2a和D2b的结构和操作的重复描述以避免冗余。
但是，在本实施例的冷阴极荧光灯设备30中，由于极性交替变换的直流电压Vdc被施加到内部电极17c和17d，因此内部电极17c和17d都由电子发射材料形成。此外，尽管放置在恒流电路23a和23b上的晶体管Q31a和Q31b的基极不直接连接到运算放大器IC31a和IC31b的输出，而是分别通过开关元件Sw3a和Sw3b连接的，但是恒流电路23a和23b剩余的结构类似于恒流电路23的结构。在恒流电路23a和23b中所有添加了后缀a或b的元件，即晶体管Q31a和Q31b、运算放大器IC31a和IC31b、电阻器R31a和R31b、参考电压源Vref31a和Vref31b、以及齐纳二极管Dp31a和Dp31b的结构和操作类似于前述恒流电路23中没有添加后缀a或b的元件，因此，这里省略了重复的描述以避免冗余。
在本实施例中，转换控制电路34和开关元件Sw2a、Sw2b、Sw3a和Sw3b形成转换电路的一个例子。转换控制电路34输出信号S2a、S2b、S3a、S3b和S6，用来分别控制开关元件Sw2a、Sw2b、Sw3a、Sw3b和Sw6。下面将参考图8A到图8C中说明的所提到的信号的时间图来描述第二实施例的冷阴极荧光灯设备30的操作。
在图8A到8C中，横坐标轴表示时间t，并且图8A说明了信号S6；图8B说明了信号S2a和S3b；并且图8C说明了信号S2b和S3a。所有信号S6、S2a、S3b、S2b和S3a在它们具有高电平(在图8A到8C中较高的电平)时都将开关元件Sw6、Sw2a、Sw3b、Sw2b和Sw3a控制为接通状态，但是在它们具有低电平(在图8A到8C中较低的电平)时都将开关元件Sw6、Sw2a、Sw3b、Sw2b和Sw3a控制为断开状态。
在信号S6变化到高电平的时间t10处，开关元件Sw6接通，因此，交流驱动电路26显示为可操作用于执行冷阴极荧光灯10的交流发光。此时，由于开关元件Sw2b和Sw3a已经处于接通状态，因此直流驱动电路22b和恒流电路23a操作来执行与直流发光有重叠关系的交流发光。注意到，信号S6变化到高电平的时间t10和交流发光开始的时间展示出彼此之间的不同，以响应于在交流驱动电路26的操作开始之前的时间周期以及电子和气体之间的碰撞开始的时间。但是，给出下列的描述是假设了上述的时间周期是如此之短以至于可以被忽略。类似地，尽管信号S2a、S3b、S2b和S3a变化到高电平的时间和直流发光开始的时间展示出差别，以响应于直流驱动电路22的操作开始的时间，给出下列的描述是假设了所述的时间周期是如此之短以至于可以被忽略。
接着，尽管开关元件Sw2b和Sw3a在时间t11断开，并且随后直流驱动电路22b和恒流电路23a的操作停止以结束直流发光，冷阴极荧光灯10的交流发光继续。
接着在时间t12，开关元件Sw2a和Sw3b接通以开始直流驱动电路22a和恒流电路23b的操作，并且以与交流驱动重叠的关系来开始冷阴极荧光灯10的直流发光。
接着，在信号S6变化到低电平的时间t13处，开关元件Sw6断开。结果，交流驱动电路26的操作停止，但只有冷阴极荧光灯10的直流发光继续。
接着，在信号S6变化到高电平的时间t14处，开关元件Sw2接通。结果，交流驱动电路26操作，并且还以与冷阴极荧光灯10的直流发光有重叠关系来同时开始交流驱动。
接着，在时间t15，开关元件Sw2a和Sw3b断开。因此，直流驱动电路22a和恒流电路23b的操作停止并且直流发光停止。但是，冷阴极荧光灯10的交流发光继续。
接着，在时间t16，开关元件Sw2b和Sw3a接通。因此，开始直流驱动电路22b和恒流电路23a的操作，并且还以与交流发光重叠的关系来开始冷阴极荧光灯10的直流发光。
接着，在信号S6变化到低电平的时间t17处，开关元件Sw6断开。结果，交流驱动电路26的操作停止，并且只有冷阴极荧光灯10的直流发光继续。
接着，在时间t18，完成一个循环，并且可循环地重复在时间t10开始的相同操作系列。此时，在从时间t13到时间t14的时间周期内流经冷阴极荧光灯10的电流方向和在从时间t17到时间t18的时间周期内流经冷阴极荧光灯10的电流方向彼此相反。
上述的第二实施例的冷阴极荧光灯设备30实现与前述的第一实施例的冷阴极荧光灯设备20类似的效果。特别地，冷阴极荧光灯设备30可解决这样的问题，即来自交流驱动电路26的交流电流作为漏电电流流到冷阴极荧光灯10和在冷阴极荧光灯10周围提供的构件之间的浮动电容，所述构件比如是反射构件、扩散片等，并且可实现驱动功率的有效利用。
特别地，在第二实施例的冷阴极荧光灯设备30中，施加到内部电极17c和17d的直流电压Vdc的电压极性变化的周期被设置得长于(电压极性变化的频率被设置得低于)交流电压的周期，使得除了在每个极性的转换点，交流电压可被看作为直流电压。结果，即使存在浮动电容，由于电压极性变化的频率较低，该浮动电容具有的电抗被升高到几乎无穷大，由此几乎建立其绝缘的状态。因此，可减小漏电电流。
此外，第二实施例的冷阴极荧光灯设备30防止这样的条件出现，即是即使在所采用的冷阴极荧光灯10具有增加的长度的情况下，在直流发光继续的时间周期内，漏电电流中间地出现在冷阴极荧光灯10的纵向并引起纵向上不同位置处的光发射量的变化，导致冷阴极荧光灯10不同部分之间亮度的差异。结果，利用冷阴极荧光灯设备30可实现均匀亮度。
第二实施例的冷阴极荧光灯设备30实现了下列第一实施例的冷阴极荧光灯设备20没有实现的效果。特别地，如果为了防止漏电电流而执行了冷阴极荧光灯10的完整直流发光，其中电流只在一个方向上从内部电极17c流到内部电极17d，或相反地从内部电极17d流到内部电极17c，那么填充在冷阴极荧光灯10的灯内侧的气体，比如水银气体是单侧的，导致冷阴极荧光灯10中放电平衡的损失。这引起发射的光不展示出白色的问题。但是，如果直流电压Vdc的极性以上述的方式变化，那么可防止上面现象的出现。
此外，在电流总是单向从一个内部电极流到另一个内部电极而不反转极性的情况下，存在这样的问题，即在一个电极的一侧上以集中的方式使电极产生损坏，并且这降低了灯的寿命。但是，冷阴极荧光灯设备30能够防止上述问题的出现，因为在每个半个预定周期之后，直流发光中电流的方向交替地反转。
更具体地来描述。如果直流发光中的一个周期的长度(图8A到8C的从时间t10到t18的长度)被设置为足够得长于交流发光的时间周期(图8A到8C的从时间t10到t13的长度，以及图8A到8C的从时间t14到t17的长度)，可降低由于漏电电流引起的功率损失。在本实例中，功率损失的大小随着直流发光中一个循环的长度和交流发光的时间周期之间的比率的增加而降低。
在第二实施例的冷阴极荧光灯设备30中，例如，直流发光中一个周期的长度被设置为大约16.7毫秒，并且交流发光的时间周期被设置为大约0.5毫秒。此时，施加到交流驱动电路26的交流频率被设置为大约30kHz(千赫兹)到50kHz。
基于与上述第一实施例的冷阴极荧光灯设备20或第二实施例的冷阴极荧光灯设备30类似原理的冷阴极荧光灯可用作为如同液晶显示设备的光源的冷阴极荧光灯设备(背光设备)。
图9是作为液晶显示设备的例子的液晶显示设备100的框图。参考图9，液晶显示设备100包括图像处理部分131、液晶显示设备控制部分132、图像存储器133、和转换电路134。液晶显示设备100还包括背光组件部分135、光学片和扩散板140、液晶显示面板137、Y驱动器138和X驱动器139。注意到，在本实施例中，转换电路134和背光组件部分135是液晶显示设备的冷阴极荧光灯设备(背光设备)的例子。
简单描述具有前述部件的液晶显示设备100的结构和操作。当图像信号Vsig被输入到图像处理部分131时，图像处理部分131将该图像信号Vsig多路分解成图像数据信号和同步信号，并对于每个扫描线，将用于X方向(水平扫描方向)的图像数据信号转送到图像存储器133。此外，图像处理部分131将同步信号发送到液晶显示设备控制部件132。此外，图像处理部分131发出用于控制Y驱动器138和X驱动器139的控制信号并发出用于控制转换电路134的控制信号。
从背光组件部分135发射的光被光学片和扩散板140作光学处理，并被投影到液晶显示面板137的背面。在液晶显示面板137中，由Y驱动器138为每条扫描线选择用于显示图像的水平扫描线，并且由X驱动器139根据存储在图像存储器133中的值来控制透射光的量。由此，根据图像信号Vsig的图像显现在液晶显示面板137的表面上。换句话说，根据图像信号Vsig的图像显示在液晶显示面板137上。显示的位置取决于包括在图像信号Vsig中的同步信号。
参考图10描述作为在液晶显示设备100中使用的冷阴极荧光灯的部件的背光组件部分135和转换电路134(在图10中未示出)。背光组件部分135包括n个背光单元U-1到U-n，其每一个包括冷阴极荧光灯10(总共n个冷阴极荧光灯10)和冷阴极荧光灯10的驱动电路(总共n个具有相同结构的驱动电路)。冷阴极荧光灯10彼此平行且以彼此相同距离的间隔关系被放置在一个平面上。此外，冷阴极荧光灯10被如此放置，使得其纵向基本上与液晶显示面板137的水平扫描线方向一致，并且冷阴极荧光灯10被如此放置，使得其所在平面以与液晶显示面板137和光学片和扩散板140基本上平行方向延伸。这里，n可以是一或任意多的数，并且背光组件部分135可包括n个背光单元。注意到，在n为1的情况下，背光组件部分135的结构与图7中所示的类似。
下面，给出对背光单元U-1的描述(参考图10)，背光单元U-1被看作为n个背光单元中的一个代表，这些背光单元形成背光组件部分135并具有相同的结构。
背光单元U-1包括冷阴极荧光灯10、电源25、直流驱动电路22-1a和22-1b、恒流电路23-1a和23-1b、二极管D1-1a、D1-1b、D2-1a和D2-1b、和开关元件Sw2-1a、Sw2-1b、Sw6、Sw3-1a和Sw3-1b。
冷阴极荧光灯10具有与第一实施例中相同的结构，并且这里省略了重复的描述以避免冗余。此外，直流驱动电路22-1a和22-1b具有与第一实施例的直流驱动电路22类似的结构和操作，二极管D1-1a和D1-1b具有与第一实施例的二极管D1类似的结构和操作。此外，二极管D2-1a和D2-1b具有与二极管D2类似的结构和操作。因此这里省略了对直流驱动电路22-1a和22-1b以及二极管D1-1a、D1-1b、D2-1a和D2-1b的重复描述以避免冗余。
恒流电路23-1a和23-1b具有与第二实施例中的恒流电路23a和23b不同的结构。特别地，恒流电路23-1a和23-1b不包括分别连接到恒流电路23a和23b中的晶体管Q31a和Q31b的基极的开关元件Sw3a和Sw3b，但是晶体管Q31a和Q31b的基极直接连接到运算放大器IC31a的输出端。此外，在晶体管Q31a和Q31b的集电极侧上分别提供与开关元件Sw3a和Sw3b基本类似地操作的开关。对应于开关元件Sw3a的开关是开关元件Sw3a-1，并且对应于开关元件Sw3b的开关是开关元件Sw3b-1。
此外，电源25和交流驱动电路26被共同用于n个背光单元U-1到U-n。特别地，n个背光单元U-1到U-n从电源25接收功率，并且n个冷阴极荧光灯10的所有外部电极18a和18b都连接到单个交流驱动电路26。
转换电路134(参考图9，在图10中未示出)包括转换控制电路136和开关元件Sw2a-1到Sw2a-n、Sw2b-1到Sw2b-n、Sw3a-1到Sw3a-n、Sw3b-1到Sw3b-n。转换电路134产生信号S2a-1到S2a-n、S2b-1到S2b-n、S3a-1到S3a-n、S3b-1到S3b-n和S6，用以控制上述对应的开关元件。
在根据第一实施例的液晶显示设备100中，取决于信号S2a-1到S2a-n、S2b-1到S2b-n、S3a-1到S3a-n、S3b-1到S3b-n和S6的输出定时，可能有各种控制方案。因此，将接连地描述用于第一实施例的液晶显示设备100的第一实施例的控制方法、用于第一实施例的液晶显示设备100的第二实施例的控制方法、第二实施例的液晶显示设备的控制方法、用于液晶显示设备的其它背光组件的结构和其它控制方案。
[用于第一实施例的液晶显示设备100的第一实施例的控制方法]
下面参考图11A到11C描述用于第一实施例的液晶显示设备100的第一实施例的控制方法。该控制方法扩展了用于参考图8A到8C的上述第二实施例的冷阴极荧光灯设备30的控制方法，并且同时控制n个背光单元U-1到U-n。
在图11A到11C中，横坐标轴表示时间t，并且图11A说明了信号S6；图11B说明了信号S2a-1到S2a-n和S3b-1到S3b-n；并且图11C表示了信号S2b-1到S2b-n和S3a-1和S3a-n。
所有信号S2a-1到S2a-n、S2b-1到S2b-n、S3a-1到S3a-n、S3b-1到S3b-n和S6在它们具有高电平(在图11A到11C中较高的电平)时都将开关元件Sw2a-1到Sw2a-n、Sw2b-1到Sw2b-n、Sw3a-1到Sw3a-n、Sw3b-1到Sw3b-n以及Sw6控制为接通状态，但是在它们具有低电平(在图11A到11C中较低的电平)时都将开关元件Sw2a-1到Sw2a-n、Sw2b-1到Sw2b-n、Sw3a-1到Sw3a-n、Sw3b-1到Sw3b-n以及Sw6控制为断开状态。
开关元件Sw2a-1到Sw2a-n、Sw2b-1到Sw2b-n、Sw3a-1到Sw3a-n、Sw3b-1到Sw3b-n以及Sw6随时间经过的操作类似于图8A到8C中所示的操作，因此这里省略了重复的描述以避免冗余。但是注意到，所有的n个冷阴极荧光灯10执行以下操作：交流发光的开始和停止、直流发光的开始和停止以及电流方向基本上同步地从上一个循环中的直流发光反转的直流发光的开始和停止，其中该直流发光与上一个循环中的直流发光彼此呈同步关系。
即使在第一实施例的液晶显示设备100中执行该上述的第一实施例的控制方法的情况下，来自交流驱动电路26的交流电流作为漏电电流流经浮动电容一个非常短的时间周期，该浮动电容是在背光组件部分135和反射构件(未示出)以及在背光组件部分135周围提供的各种光学构件之间形成的，所述光学构件诸如是光学片和扩散板140等。但是，如果施加到布置在所有冷阴极荧光灯10中的内部电极17c和17d的直流电压Vdc的电压极性变化的周期被设置得较长，那么即使存在浮动电容，由于电压极性变化的频率较低，该浮动电容具有的电抗被升高到基本上无穷大的等级，由此几乎建立其绝缘的状态。因此，可减小流经液晶显示设备100的漏电电流。
此外，如果采用了上述的控制方法，那么也在所采用的冷阴极荧光灯10具有增加的长度的情况下，在直流发光继续的时间周期内，可在一个时间周期内防止漏电电流中间地出现在冷阴极荧光灯10的纵向上的条件出现，在该时间周期内执行交流发光并且引起纵向上不同位置处的光发射量的变化，导致冷阴极荧光灯10不同部分之间亮度的差异。结果，利用该控制方法可实现均匀亮度。因此，可获得清楚的图像而不会遭受在液晶显示面板137的表面上显现的不均匀颜色。
这里，直流发光中的一个周期的长度(图11A到11C的从时间t10到t18的长度)和交流发光的一个周期的长度(图11A到11C的从时间t10到t13的长度，以及图11A到11C的从时间t14到t17的长度)是事先确定的时间周期。例如，直流发光中一个周期的长度被设置为大约16.7毫秒，并且交流发光的时间周期被设置为大约0.5毫秒。此时，施加到交流驱动电路26的交流电流频率被设置为大约30kHz到50kHz。
[用于第一实施例的液晶显示设备100的第二实施例的控制方法]
用于第一实施例的液晶显示设备100的第二实施例的控制方法控制在背光组件部分135中放置的n个冷阴极荧光灯10，以响应于由液晶显示设备控制部分132从图像信号Vsig提取的同步信号。
对用于第一实施例的液晶显示设备100的第二实施例的控制方法的下列描述假设了图像信号Vsig是在日本电视广播中使用的NTSC合成视频-视频信号。但是，本实施例的应用不限于NTSC合成视频-视频信号。
NTSC合成视频-视频信号涉及在一个方向上从液晶显示面板137的上部到下部隔行扫描和逐行扫描图像。在本实施例中，因为一条水平线(1H)的数据被存储在图像存储器133中，每次通过X驱动器139的控制将1H的图像显示在液晶显示面板137上，并且逐行地更新存储在图像存储器133中的1H的图像。注意到，水平扫描的循环频率是15.75kHz，因此，循环周期大约是63.5毫秒。
接着，Y驱动器138将显示图像的位置在一个方向上逐行地从液晶显示面板137的上部移动到下部，以显示第一区段，其图像是由一半信息组成的图像。然后是第二区段，其图像由剩下的一半信息组成。因此，作为单个图像的第一帧由第一和第二区段组成。在一个帧中的水平扫描线的数量是525。注意到，第一和第二区段的循环频率是60Hz，即，循环周期大约是16.7毫秒，并且一个帧的循环频率是30Hz，即，一个帧的循环周期大约是33.3毫秒。
但是，不是所有的水平扫描线都显示在液晶显示面板137上，而大约有483条水平扫描线显示，同时剩余的42条水平扫描线不显现在液晶显示面板137上而提供垂直空白周期。在一个帧中，该周期的长度大概是2.6毫秒。由此，在使用逐行扫描的情况下，大约2.6毫秒可假设为在液晶显示面板137上不显示图像的时间周期，但是在使用隔行扫描的情况下，可保证时间周期等于逐行扫描情况的一半，大约为1.3毫秒。注意到，如果液晶显示设备100包括两个半帧容量的存储器，它可控制Y驱动器138来执行逐行扫描。
现在，参考图12A到12C来描述在隔行扫描中的垂直同步信号和用于控制开关元件的信号之间的关系。特别地，图12A说明了信号S6；图12B说明了信号S2a-1到S2a-n和S3b-1到S3b-n；并且图12C说明了信号S2b-1到S2b-n和S3a-1和S3a-n。当上述信号具有高电平(在图12A到12C中较高的电平)时，对应的开关元件将呈现接通状态，当上述信号具有低电平(在图12A到12C中较低的电平)时，对应的开关元件将呈现断开状态。
参考图12A到12C，周期Tf对应于一个帧并且大约为33.3毫秒；另一个周期Tv对应于一个区段并且大约为16.7毫秒；并且又一个周期Tvb对应于一个垂直空白周期并且大约为1.3毫秒。在一个帧的周期Tf内，每个周期Tv和Tvb出现两次。
注意到，尽管没有图中示出，其中使用了逐行扫描，每个周期Tv和Tvb在一个帧中出现一次，并且周期Tf和Tv彼此相等，并且大约为16.7毫秒，而周期Tvb大约为1.3毫秒。
通常如此配置用于第一实施例的液晶显示设备100的第二实施例的第二控制方法，使得它使用转换电路来执行控制以便从与周期Tvb同步的直流驱动电路反转直流电压的极性，周期Tvb是以如此方式来自同步信号提取电路的垂直同步信号的空白周期。
在执行所述的这种控制的情况下，在包括了交流驱动和直流驱动之间的转换点和在直流驱动中的电流方向的转换点的周期Tvb是垂直空白周期。因此来自冷阴极荧光灯10的光不通过液晶显示面板137。结果，直流电压Vdc的极性可被转换而不引起要显示在液晶显示面板137上的图像光量的任何变化。
[第二实施例的液晶显示设备(未示出)的控制方法]
描述第二实施例的液晶显示设备(未示出)。第二实施例的液晶显示设备使用图13中所示的背光组件部分235和转换控制电路236，以替代图10中所示的背光组件部分135和转换控制电路136。此外，第二实施例的液晶显示设备只使用开关元件Sw2a以替代开关元件Sw2a-1到Sw2a-n，并只使用开关元件Sw2b以替代开关元件Sw2b-1到Sw2b-n。此外，将直流功率从背光单元U-1中提供的直流驱动电路22a和22b供应到背光单元U-2到U-n，而不使用在n个背光单元U-1到U-n中的直流驱动电路22-1a到22-na以及直流驱动电路22-1b到22-nb。换句话说，液晶显示设备被如此配置，使得尽管背光中的结构的一致性损失，但是减小了整个设备中零件的数量。
在本实施例中，转换控制电路236以及开关元件Sw2a和Sw2b、Sw3a-1到Sw3a-n、Sw3b-1到Sw3b-n形成了转换电路的示例。
第二实施例的液晶显示设备与第一实施例的液晶显示设备100的不同仅在于，背光组件部分235和包括转换控制电路236的转换电路。特别地，该不同在于第二实施例中的背光组件部分235中的直流驱动电路的数量从2n减少到2，并且用于控制直流驱动电路的开关元件的数量从2n减少到2。
在第二实施例的液晶显示设备中，开关元件Sw2a和Sw2b之一接通，并且与开关元件Sw2a的接通同步，开关元件Sw3b-1到Sw3b-n接通，或者与开关元件Sw2b的接通同步，开关元件Sw3a-1到Sw3a-n接通，以便使对应的冷阴极荧光灯10直流发光。
通过执行上述的操作，控制冷阴极荧光灯10的发光可借助数量减少的直流驱动电路和开关元件来实现。特别地，如果在图11A到12C的时间图中，只控制开关元件Sw2a以替代开关元件Sw2a-1到Sw2a-n，并只控制开关元件Sw2b以替代开关元件Sw2b-1到Sw2b-n，之后，可实现与用于第一实施例的液晶显示设备100的第一和第二实施例的控制方法十分类似的对冷阴极荧光灯10的发光的控制。
特别地，开关元件Sw2a和Sw2b之一可接通以借助多个恒流电路23-1a到23-na和23-1b到23-nb各自控制流经多个冷阴极荧光灯10的电流。
[背光组件部分的其它结构]
背光组件部分的结构不限于背光组件部分135或235的结构，而具有各种形式。例如，背光组件部分可如此配置使得n个背光单元被划分成组，每个组包括等于或大于2的多个背光单元，而可为每个组提供用于以相反的方向向冷阴极荧光灯10供应电流的直流驱动电路。
此外，背光组件部分可如此配置使得n个背光单元被划分成组，每个组包括一个或多个背光单元，并且可为每个组提供用于以相反的方向向冷阴极荧光灯10供应电流的一个恒流驱动电路。在该实例中，可通过控制2n个直流驱动电路的接通/断开来选择向每个冷阴极荧光灯10供应电流的方向，每个直流驱动电路用于以相反的方向向冷阴极荧光灯10供应电流。
此外，背光组件部分可如此配置使得为n个背光单元的每一个提供一个交流驱动电路，并且以最小的长度形成从交流驱动电路到外部电极18a和18b的布线线路，从而进一步降低在交流驱动中的漏电电流。或者，背光组件部分可如此配置使得n个背光单元被划分成组，每个组包括两个或多个背光单元，以实现交流驱动电路的数量和漏电电流大小以及对交流驱动电路控制方便性的最优化。
因而，无论使用上述哪个结构，可通过转换电路来适当地处理控制。但是，通过在低电压的初级侧上执行转换而实施的控制的效果以及通过采用交流驱动和直流驱动两者来降低漏电电流的效果都不损失。并且，根据交流驱动、直流驱动和恒流电路布置的数目和形式来适当地放置这样的转换电路。
[其它控制方法]
不仅是上述的控制方法而且其它各种控制方法可用于第一实施例的液晶显示设备100和第二实施例的液晶显示设备。因此，下面将描述若干其它的示例控制方法。
[各自断开多个冷阴极荧光灯10中一些的控制方法]
在图14中示出了在放置在背光组件部分135或235中的多个冷阴极荧光灯10的电压极性被转换时对该冷阴极荧光灯10中的一些的选择性断开进行控制的例子。在图14中，在下面应用于图14中的任何冷阴极荧光灯10的参考特征DCON示意性地表示冷阴极荧光灯10是直流发光状态。
参考图14，可以看出，断开开关元件Sw3a-2和Sw3b-2，使得背光单元U-2的冷阴极荧光灯10不发射光。如果采用上述的控制方法，那么可在视觉上提高响应速度和显示在液晶显示面板137上的图像的对比度。注意到，由转换控制电路236来适当地选择应当断开背光单元U-1到U-n中的哪一个。
[连续地使多个冷阴极荧光灯10中一些各自发光的控制方法]
如果根据图15所示的时间图来执行控制，则只连续地使在背光组件部分135上放置的背光单元U-1到U-n中一个发光。
在图15A到15C中描述以什么样的方式来执行控制。在图15A到15C中，横坐标轴表示时间t，并且图15A说明了信号S6；图15B说明了信号S2a-1和S3b-1；并且图15C说明了信号S2b-1和S3a-1。
当信号S2a-1、S2b-1、S3a-1、S3b-1和S6具有高电平(在图15A到15C中较高的电平)时，开关元件Sw2a-1和Sw2b-1、Sw3a-1和Sw3b-1以及Sw6展示为接通状态，但是当信号S2a-1、S2b-1、S3a-1、S3b-1和S6具有低电平(在图15A到15C中较低的电平)时，开关元件Sw2a-1和Sw2b-1、Sw3a-1和Sw3b-1以及Sw6展示为断开状态。
首先，在信号S6变化到高电平的时间t10处，开关元件Sw6被置为接通状态，因此，开始交流发光(参考图16)。注意到，在下面应用于图16中的任何冷阴极荧光灯10的参考特征DCON示意性地表示冷阴极荧光灯10是直流发光状态，并且在下面应用于任何冷阴极荧光灯10的参考特征ACON示意性地表示冷阴极荧光灯10是交流发光状态。在图17到20中的参考特征DCON和ACON也具有相同的意义。
接着，在时间t11，开关元件Sw2a-1和Sw3b-1接通，开始直流驱动电路22-1a和恒流电路23-1b的操作。结果，也以与交流发光重叠的关系来开始冷阴极荧光灯10的直流发光(参考图17)。
接着，在信号S6变化到低电平的时间t12处，开关元件Sw6断开。结果，交流驱动电路26的操作停止，并且只继续背光单元U-1的冷阴极荧光灯10的直流发光(参考图18)。
接着，在信号S6变化到高电平的时间t13处，开关元件Sw6接通。结果，交流驱动电路26如此操作使得以与背光单元U-1的冷阴极荧光灯10的直流发光重叠的关系来同时还开始交流发光(参考图17)。
接着，在时间t14，开关元件Sw2a-1和Sw3b-1断开，并且停止直流驱动电路22-1a和恒流电路23-1b的操作并且直流发光停止。但是，继续背光单元U-1的冷阴极荧光灯10的交流发光(参考图16)。
接着，在时间t15，开关元件Sw2b-1和Sw3a-1接通，开始直流驱动电路22-1b和恒流电路23-1a的操作。结果，也以与交流发光重叠的关系来开始背光单元U-1的冷阴极荧光灯10的直流发光。此时，流经背光单元U-1的冷阴极荧光灯10的电流的方向是相反的方向(参考图19)。
接着，在信号S6变化到低电平的时间t16处，开关元件Sw6断开。结果，交流驱动电路26的操作停止，并且只继续背光单元U-1的冷阴极荧光灯10的直流驱动(参考图20)。
接着，在时间t17，开关元件Sw6接通，因此开始交流发光。此时，由于开关元件Sw2b-1和Sw3a-1已经处于接通状态，直流驱动电路22-1b和恒流电路23-1a正在工作。因此，以与直流发光重叠的关系也执行交流发光(参考图19)。
接着，在时间t18，开关元件Sw2b-1和Sw3a-1断开，并且停止直流驱动电路22-1b和恒流电路23-1a的操作以结束直流发光。但是，继续冷阴极荧光灯10的交流发光(参考图16)。
接着，在时间t19，到达与时间t11相同的状态。结果，随着时间的过去，重复上述的操作。
注意到，尽管在图15A到15C和图16到20的时间图中只说明了对背光单元U-1的控制，但是在背光单元U-1到U-n接连发光地情况下，背光单元U-1、背光单元U-2、背光单元U-3，...，和背光单元U-n被接连地控制。
在该实例中，例如，在图15B中，在控制背光单元U-2的情况下，控制信号S2a-2和S3b-2以替代信号S2a-1和S3b-1，并且控制信号S2b-2和S3a-2以替代信号S2b-1和S3a-1。并且，在控制其它任何背光单元的情况下，通过改变要用于控制关联的开关元件的信号来使有关的背光单元发光。
特别地，转换电路可控制直流电流的极性方向以及电流供应(向冷阴极荧光灯10的电流供应)和停止(停止向冷阴极荧光灯10的电流供应)，以控制流经每个冷阴极荧光灯10的电流方向以及多个冷阴极荧光灯10中的一些的选择性发光和部分关断。
[第三实施例的冷阴极荧光灯设备]
参考图21描述第三实施例的冷阴极荧光灯设备，在其中使用了不同于第一和第二实施例中使用的冷阴极荧光灯。
第三实施例的冷阴极荧光灯设备40的冷阴极荧光灯41具有与冷阴极荧光灯10相同的结构，仅有的不同在于它不包括任何外部电极18a和18b。由于图21的内部电极17c和17d具有与冷阴极荧光灯10的内部电极相同的结构，因此这里省略了重复的描述以避免冗余。
冷阴极荧光灯设备40包括交流驱动电路26和直流驱动电路22。交流驱动电路26和直流驱动电路22相对第一和第二实施例中的交流驱动电路26和直流驱动电路22具有类似的结构并展现类似的效果，因此这里省略了重复的描述以避免冗余。但是，尽管图3中所示的直流驱动电路22使用了单个电容器C22，但是本实施例中的直流驱动电路22包括两个电容器，即电容器C23和C24。同时，尽管图4中所示的交流驱动电路26包括振荡和转换变压器L61，其中次级侧绕组具有中心抽头，但是本实施例中的交流驱动电路26包括彼此分离的次级侧绕组N64和另一个次级侧绕组N65。
此外，冷阴极荧光灯设备40包括电流方向控制和恒流电路43。图22中所示的电流方向控制和恒流电路43包括供应固定电流的恒流电路23a和23b、用于控制电流方向的高速二极管Ds1到Ds4、和具有预定时间常数的平滑电路。恒流电路23a和23b具有与第一实施例的恒流电路23相同的结构并进行类似的操作，因此这里省略了重复的描述以避免冗余。
平滑电路包括电容器C4a和C4b以及电阻器R4a和R4b，并且由电容器C4a和电阻器R4a定义的时间常数以及由电容器C4b和电阻器R4b定义的时间常数被选择得足够长于交流电压Vac的循环周期。此外，电容器C4a和C4b两端的电压是峰值保持的，因为以反转方向通过的电流被高速二极管Ds1和Ds2阻塞。
此外，冷阴极荧光灯设备40包括转换控制电路44和开关元件Swa和Swb。本实施例中的转换控制电路44和开关元件Swa和Swb形成转换电路。开关元件Swa具有触点Swa1、Swa2和Swac，并且有选择地被操作以便触点Swac和触点Swa1彼此连接，或者触点Swac和触点Swa2彼此连接，或者触点Swac不与触点Swa1和Swa2连接。此外，触点Swac连接到次级侧绕组N64的一端。
开关元件Swb具有触点Swb1、Swb2和Swbc，并且有选择地被操作以便触点Swbc和触点Swb1彼此连接，或者触点Swbc和触点Swb2彼此连接，或者触点Swbc不与触点Swb1和Swb2连接。此外，触点Swbc连接到次级侧绕组N65的一端。
同时，次级侧绕组N64的另一端连接到冷阴极荧光灯41的内部电极17c，并且次级侧绕组N65的另一端连接到冷阴极荧光灯41的内部电极17d。次级侧绕组N64和N65的绕组方向被如此管理，使得在内部电极17c处在次级侧绕组N64中产生的交流电压Vac1的方向与在内部电极17d处在次级侧绕组N65中产生的另一个交流电压Vac2的方向彼此相反。
用转换控制电路44的开关元件Swa和Swb来分别控制开关元件Swa和Swb。同时，用信号Sac来控制开关元件Sw6，并且用信号Sdc来控制开关元件Sw2。下面参考图23A到23F的时间图来描述冷阴极荧光灯设备40的操作。
图23A说明触点Swac和触点Swa1之间的连接，并且该连接的接通状态(图23A中的较高电平)表示触点Swac和Swa1彼此连接。另一方面，该连接的断开状态(图23A中的较低电平)表示触点Swac和Swa1没有彼此连接。图23B说明触点Swac和触点Swa2之间的连接，并且该连接的接通状态(图23B中的较高电平)表示触点Swac和Swa2彼此连接。另一方面，该连接的断开状态(图23B中的较低电平)表示触点Swac和Swa2没有彼此连接。图23C说明触点Swbc和触点Swb1之间的连接，并且该连接的接通状态(图23C中的较高电平)表示触点Swbc和Swb1彼此连接。另一方面，该连接的断开状态(图23C中的较低电平)表示触点Swbc和Swb1没有彼此连接。图23D说明触点Swbc和触点Swb2之间的连接，并且该连接的接通状态(图23D中的较高电平)表示触点Swbc和Swb2彼此连接。另一方面，该连接的断开状态(图23D中的较低电平)表示触点Swbc和Swb2没有彼此连接。图23E说明开关元件Sw2的连接，并且开关元件Sw2的接通状态(图23E中的较高电平)表示开关元件Sw2处于导电状态。另一方面，开关元件Sw2的断开状态(图23E中的较低电平)表示开关元件Sw2处于非导电状态。图23F说明开关元件Sw6的连接，并且开关元件Sw6的接通状态(图23F中的较高电平)表示开关元件Sw6处于导电状态。另一方面，开关元件Sw6的断开状态(图23F中的较低电平)表示开关元件Sw6处于非导电状态。
参考图23A到23F的时间图来描述冷阴极荧光灯设备40的操作。
在从时间t40到时间t41的时间周期内，触点Swac不与任何其它触点Swa1和Swa2连接，并且触点Swbc也不与任何其它触点Swb1和Swb2连接。此外，开关元件Sw6和Sw2处于断开状态，并且交流驱动电路26和直流驱动电路22都不可操作，并且所有交流电压Vac1和Vac2以及直流电压Vd22都为0V。由此，没有来自交流驱动电路26的功率和来自直流驱动电路22的功率被施加到冷阴极荧光灯41。
在从时间t41到时间t42的时间周期内，触点Swac连接到触点Swa2并且触点Swbc连接到触点Swb2。此外，开关元件Sw6接通并且交流驱动电路26可操作。因此在交流驱动电路26的次级侧绕组N64中产生的交流电压Vac1通过Swac和触点Swa2被施加在冷阴极荧光灯41的内部电极17c和电流方向控制和恒流电路43之间。同时，在交流驱动电路26的次级侧绕组N65中产生的交流电压Vac2通过Swbc和触点Swb2被施加在冷阴极荧光灯41的内部电极17d和电流方向控制和恒流电路43之间。换句话说，冷阴极荧光灯41处于交流驱动状态。在下面描述电流此时以什么样的方式流动。
首先，在交流电流的半个循环内，在该半个循环中在次级侧绕组N64和内部电极17c之间的节点处以及在次级侧绕组N64和触点Swb2之间的节点处的电压指示正向，电流沿着接地->高速二极管Ds2->触点Swa2->触点Swac->次级侧绕组N64->内部电极17c->内部电极17d->次级侧绕组N65->触点Swbc->触点Swb2->高速二极管Ds4->(原理上)电容器C4b->接地的路线流动。以如此方式，冷阴极荧光灯41被交流驱动半个循环的时间周期。注意到，在上述的电流路线中，交流电压Vac1和交流电压Vac2具有彼此相同的相位并在增加的方向上动作。同时，由于在电容器C4b中积累的电荷，固定的直流电流流经恒流电路23b。
在交流电流的另外半个循环内，在该另外半个循环中在次级侧绕组N64和内部电极17c之间的节点处以及在次级侧绕组N64和触点Swb2之间的节点处的电压指示负向，电流沿着接地->高速二极管Ds3->触点Swb2->触点Swbc->次级侧绕组N65->内部电极17d->内部电极17c->次级侧绕组N64->触点Swac->触点Swa2->高速二极管Ds1->(原理上)电容器C4a->接地的路线流动。以如此方式，以与前半个周期相反的相位，冷阴极荧光灯41被交流驱动半个循环的时间周期。注意到，在上述的电流路线中，交流电压Vac1和交流电压Vac2具有彼此相同的相位并在增加的方向上动作。同时，由于在电容器C4a中积累的电荷，固定的直流电流流经恒流电路23a。
以如此方式，在从时间t41到时间t42的时间周期内，冷阴极荧光灯41被交流驱动而发光，并且接着达到稳定状态之后，如此执行控制，使得流过的交流电流的有效值大小由恒流电流电路23a和23b的动作来固定。
在从时间t42到时间t43的时间周期内，触点Swac连接到触点Swa1，并且交流电压Vac1和直流电压Vd22的增加电压被施加在冷阴极荧光灯41的内部电极17c和接地之间。同时，交流电压Vac2通过Swbc和触点Swb2被施加在冷阴极荧光灯41的内部电极17d和电流方向控制和恒流电路43之间。
在交流电压Vac1和Vac2的增加电压的峰值的绝对值低于直流电压Vd22的值时，极性在一个方向上的脉动电压被施加到冷阴极荧光灯41。在该实例中，电流的交流分量沿着接地->直流驱动电路22->触点Swa1->触点Swac->次级侧绕组N64->内部电极17c->内部电极17d->次级侧绕组N65->触点Swbc->触点Swb2->高速二极管Ds4->(原理上)电容器C4b->接地的路线流动，并且固定的直流电流流经恒流电路23b和接地的另一条路线。以这种方式，直流电流和交流电流以彼此重叠的关系从内部电极17c到内部电极17d的方向流经冷阴极荧光灯41。
以如此方式，在从时间t42到时间t43的时间周期内，与直流电流重叠的交流电流流经冷阴极荧光灯41，以继续冷阴极荧光灯41的发光。此时，由恒流电路23b将电流的有效值的大小控制到固定的电平。
注意到，如果交流电压Vac1和Vac2的增加电压的峰值的绝对值高于直流电压Vd22的值，那么交流电流在其一个循环的部分内沿着接地->高速二极管Ds3->触点Swb2->触点Swbc->次级侧绕组N65->内部电极17d->内部电极17c->次级侧绕组N64->触点Swac->触点Swa2->高速二极管Ds1->(原理上)电容器C4a->接地的路线流动。并且在此实例中，与直流电流重叠的交流电流流经冷阴极荧光灯41，以继续冷阴极荧光灯41的发光。
在从时间t43到时间t44的时间周期内，触点Swbc连接到触点Swb1，并且交流电压Vac2和直流电压Vd22的增加电压被施加在冷阴极荧光灯41的内部电极17d和接地之间。同时，交流电压Vac1通过Swac和触点Swa2被施加在冷阴极荧光灯41的内部电极17c和电流方向控制和恒流电路43之间。
在交流电压Vac1和Vac2的增加电压的峰值的绝对值低于直流电压Vd22的值时，极性在一个方向上的脉动电压被施加到冷阴极荧光灯41。在该实例中，电流的交流分量沿着接地->直流驱动电路22->触点Swb1->触点Swbc->次级侧绕组N65->内部电极17d->内部电极17c->次级侧绕组N64->触点Swac->触点Swa2->高速二极管Ds1->(原理上)电容器C4a->接地的路线流动，并且固定的直流电流流经恒流电路23a和接地的另一条路线。以这种方式，交流电流以与直流电流重叠的关系从内部电极17d到内部电极17c的方向流经冷阴极荧光灯41。
以如此方式，在从时间t43到时间t44的时间周期内，与直流电流重叠的交流电流流经冷阴极荧光灯41，以继续冷阴极荧光灯41的发光。此时，由恒流电路23a将电流的有效值的大小控制到固定的电平。
注意到，如果在交流电压Vac1和Vac2的增加值的峰值的绝对值高于直流电压Vd22的值，那么交流电流在其一个循环的部分内沿着接地->高速二极管Ds2->触点Swa2->触点Swac->次级侧绕组N64->内部电极17c->内部电极17d->次级侧绕组N65->触点Swbc->触点Swb2->高速二极管Ds4->(原理上)电容器C4a->接地的路线流动。并且在此实例中，与直流电流重叠的交流电流流经冷阴极荧光灯41，以继续冷阴极荧光灯41的发光。
在从时间t44到时间t45的时间周期内，开关元件Sw6断开，来自交流驱动26的交流电压Vac的值是0V。同时，触点Swac连接到触点Swa1，并且来自直流驱动电路22的直流电压Vd22被施加在冷阴极荧光灯41的内部电极17c和接地之间。同时，冷阴极荧光灯41的内部电极17d通过触点Swbc和Swb2连接到电流方向控制和恒流电路43。
从直流驱动电路22供应的直流电流沿着接地->触点Swa1->触点Swac->次级侧绕组N64->内部电极17c->内部电极17d->次级侧绕组N65->触点Swbc->触点Swb2->高速二极管Ds4->(原理上)恒流电路23b->接地的路线流动。
以如此方式，在从时间t44到时间t45的时间周期内，由恒流电路23b确定的预定直流电流流经冷阴极荧光灯41，以继续冷阴极荧光灯41的发光。此时，该电流的方向是从内部电极17c到内部电极17d的方向。
在时间t45，触点Swbc连接到触点Swb1，并且来自直流驱动电路22的直流电压Vd22被施加在冷阴极荧光灯41的内部电极17d和接地之间。同时，冷阴极荧光灯41的内部电极17c通过触点Swac和Swa2连接到电流方向控制和恒流电路43。
此时，从直流驱动电路22供应的直流电流沿着接地->触点Swb1->触点Swbc->次级侧绕组N65->内部电极17d->内部电极17c->次级侧绕组N64->触点Swac->触点Swa2->高速二极管Ds1->(原理上)恒流电路23a->接地的路线流动。注意到，由于开关元件Sw6处于关断状态，因此来自交流驱动电路26的交流电压Vac1和Vac2的值是0V。
以如此方式，在时间t45之后，由恒流电路23a确定的预定直流电流流经冷阴极荧光灯41，以继续冷阴极荧光灯41的发光。此时，该电流的方向是从内部电极17d到内部电极17c的方向。
如上所述，在第三实施例的冷阴极荧光灯40中，在交流驱动电路26开始交流发光一次之后，发光模式可转换到直流发光以继续发光。在该实例中，如果用于交流发光的时间周期，即从t1到t44的时间周期减小了，那么可减小由漏电电流引起的功率损失量，并且也可减小由于漏电电流的出现而引起的在冷阴极荧光灯41的纵向上的亮度变化的时间周期。
此外，由于冷阴极荧光灯41仅仅包括内部电极17c和内部电极17d，因此它在结构上简单，并且整个冷阴极荧光灯设备40的成本也可降低。如果如上所述的冷阴极荧光灯设备40被采用，以作为背光设备或液晶显示设备的结构的一部分，那么可预期降低整个背光设备或液晶显示设备的成本。此外，背光设备或液晶显示设备在功率效率、亮度的固定、以及尺寸较小方向更出众，并且还可增加冷阴极荧光灯41在更换之前的寿命。
[第四实施例的冷阴极荧光灯设备]
描述第四实施例的冷阴极荧光灯设备。为了使第四实施例的冷阴极荧光灯设备的特征更清楚，首先参考图24到26描述第四实施例的冷阴极荧光灯设备的电路的基本操作。
图24说明了图2中所示的第一实施例的冷阴极荧光灯设备直流驱动电路的操作原理。参考图24，电源25、直流驱动电路22、晶体管Q31、电阻器R31、冷阴极荧光灯10、运算放大器IC31和参考电源Vref31具有与图2中相同引用标记所表示的部件相同的结构和类似的操作。因此，这里省略了上述的各个部件的描述以避免冗余。注意到，电阻器R101是过电流限制电阻器。
在图24所示的直流驱动电路中，作为来自电源25的直流电压Vin所给出的电压由直流驱动电路22升高以获得直流电压Vcc。这里，直流电压Vcc的值不被控制，而具有根据直流电压Vin的电压值。接着，通过调整电压Vce的值将流到冷阴极荧光灯10的电流的大小控制到一个预定值，电压Vce是晶体管Q31的集电极和发射极之间的电压。此时，形成反馈控制系统，其中检测到电阻器R31两端的电压Ve，并且电压Ve和参考电压Vref31之间的电压误差被运算放大器IC31放大并被施加到晶体管Q31的基极。通过该反馈控制系统，晶体管Q31被控制以便对电压Vce的值进行控制，使得预定电流流经电阻器R31，即预定电流流经冷阴极荧光灯10，从而电压Ve变得等于参考电压Vref31。
同时，在第四实施例的冷阴极荧光灯设备中，其原理电路在图25中示出，自电源25的直流电压Vin被施加到晶体管Q81的发射极，以获得在晶体管Q81的集电极处的直流电压Vc，并且由直流驱动电路22升高该直流电压Vc以获得直流电压Vcc。这里，直流电压Vc和Vcc的值被如此控制，使得电阻器R100两端的电压具有预定的值。这里，由于电阻器R100两端的电压Vr与流经冷阴极荧光灯10的电流大小成比例增加，因此通过以如此方式变化直流电压Vc和Vcc的值可将流经冷阴极荧光灯10的电流大小设置到预定值。这里，晶体管Q81作为串联调节器的功率控制元件起作用。
特别地，形成反馈控制系统，其中检测到电阻器R100两端的电压Vr，并且电压Vr和参考电压Vref31之间的电压误差被运算放大器IC31放大并被施加到晶体管Q81的基极。通过该反馈控制系统，电压Vr被控制为等于参考电压Vref31，使得预定电流流经电阻器R31，即流经冷阴极荧光灯10。这里将电阻器R102和R103用来限制电流，并且另一个电阻器R104被用来增强晶体管Q81的基准速度。
在对比图25所示的电路和图26所示的电路的情况下，晶体管Q31和晶体管Q81所要求的耐压属性彼此不同。特别地，晶体管Q31要求对应于直流电压Vcc的耐压，而晶体管Q81要求另一个对应于直流电压Vin的耐压。这里，由于直流驱动电路22形成为逐步升高(steppingup)型的电源电路，因此晶体管Q81的耐压可低于晶体管Q31的耐压。因此，便于选择晶体管，并且可预见设备成本的降低。
图26示出了一个电路结构，其中使用开关调节器以替代上述的串联调节器。该开关调节器包括开关调节器功率部分70并通过直流电压Vin产生直流电压Vc和Vcc，利用它们，流经冷阴极荧光灯10的电流大小被控制到一个预定值。这里，电源25、直流驱动电路22、冷阴极荧光灯10、运算放大器IC31、参考电压源Vref31和电阻器R100具有与图25中所示的类似结构和操作。因此，这里省略了对各个部件的描述以避免冗余。
在对比图24所示的电路和图25所示的电路的情况下，因为使用开关调节器以替代上述的串联调节器，所以图25所示的电路还减小了功耗。
由于图25和26所示的电路是原理电路，所以对它们的各种修改以及各种修改的组合可应用于冷阴极荧光灯设备。例如，交流驱动电路26(参考图4或7)可替代直流驱动电路22而紧接着与如图25或26所示的电源25连接，并在其之间插入串联调节器或开关调节器。此外，直流驱动电路22和交流驱动电路26可通过串联调节器或开关调节器而紧接着连接到电源25。
虽然图25和26示出了电流在一个方向上从冷阴极荧光灯10的两个电极之一流出的电路，该电路可类似地应用于电流在相反的方向上从冷阴极荧光灯10的两个电极交替流出的情况。示出了其中电流在相反的方向上从冷阴极荧光灯10流出的设备，以作为图27中的第五实施例的冷阴极荧光灯设备130。下面，将参考图27描述冷阴极荧光灯设备130。
[第五实施例的冷阴极荧光灯设备]
图27所示的第五实施例的冷阴极荧光灯设备130具有与图21所示的冷阴极荧光灯设备40类似的基本结构。因此，这里省略了对冷阴极荧光灯设备130的部件的描述以避免冗余，其中冷阴极荧光灯设备130的部件具有与第三实例中类似的结构和操作，但是给出了冷阴极荧光灯设备130不同特征的原理性描述。
第五实施例的冷阴极荧光灯设备130包括在电源25和直流驱动电路22之间形成的并具有作为功率控制元件的晶体管Q81b的串联调节器，和在电源25和交流驱动电路26之间形成的并具有作为功率控制元件的另一个晶体管Q81a的另一个串联调节器。晶体管Q81a和Q81b具有与上述晶体管Q81类似的结构和类似的操作；晶体管Q82a和Q82b具有与上述晶体管Q82类似的结构和类似的操作；电阻器R102a和R102b具有与上述电阻器R102类似的结构和类似的操作；电阻器R103a和R103b具有与上述电阻器R103类似的结构和类似的操作。电流检测控制电路143输出信号Svh以控制晶体管Q82a并输出另一个信号Sv1以控制晶体管Q82b。
参考图28描述电流检测控制电路143。在电流检测控制电路143中，高速二极管Ds1到Ds4作为用于控制电流方向的电路。电流方向控制电路143还包括由电阻器R4a和电容器C4a组成的并具有预定时间常数的平滑电路，以及由另一个电阻器R4b和另一个电容器C4b组成的另一个平滑电路，用于检测在两个方向上流动的电流的方向。此外，作为误差放大器的运算放大器IC51、滤波器61、参考电压源Vref61和电阻器R105a和R105b形成部分的串联调节器，用于控制施加到交流驱动电路26的电压。此外，作为误差放大器的运算放大器IC52、滤波器62、参考电压源Vref62和电阻器R106a和R106b形成部分的另一个串联调节器，用于控制施加到直流驱动电路22的电压。
高速二极管Ds1到Ds4的操作类似于第三实施例中的高速二极管，用于执行整流，使得电流以相反的方向流到冷阴极荧光灯41，即以从内部电极17c到内部电极17d的方向以及从内部电极17d到内部电极17c的另一个方向。此外，与第三实施例类似，由电阻器R4a和电容器C4a形成的平滑电路以及由电阻器R4b和电容器C4b形成的平滑电路中的每一个都将相反方向上的电流大小检测为电阻器R4a和R4b两端的电压，并且根据时间常数来平滑电流。
现在，描述作为功率控制元件的使用晶体管Q81a形成的串联调节器，其控制施加到交流驱动电路26的电压。电阻器R105a和R105b具有彼此相同的电阻值，使得以相反方向流经冷阴极荧光灯41的电流以相等的比例被增加，并且所得的电压被输入到运算放大器IC51的求反输入端。因此，输入到运算放大器IC51的求反输入端的电压和输入到运算放大器IC51的非求反输入端的参考电压源Vref61之间的电压误差被运算放大器IC51检测。因此，信号Svh通过电阻器R103a到滤波器61而被施加到晶体管Q82a的基极，其中滤波器61被提供用来优化反馈环路的响应。因此，在交流驱动中，流经冷阴极荧光灯41的电流值被控制到一个固定的值。
现在，描述包括晶体管Q81b的串联调节器，其作为功率控制元件来控制施加到直流驱动电路22的电压。电阻器R106a和R106b具有彼此相同的电阻值，使得以相反方向流经冷阴极荧光灯41的电流以相等的比例被增加，并且所得的电压被输入到运算放大器IC52的求反输入端。因此，输入到运算放大器IC52的求反输入端的电压和输入到运算放大器IC52的非求反输入端的参考电压Vref62之间的电压误差被运算放大器IC52检测。因此，信号Sv1通过电阻器R103b到滤波器62而被施加到晶体管Q82b的基极，其中滤波器62被提供用来优化反馈环路的响应。因此，在直流驱动中，流经冷阴极荧光灯41的电流值被控制到一个固定的值。在图27中，尽管用信号Svh来控制晶体管Q82a以及用信号Sv1来控制晶体管Q82b，其中直流驱动电路22的响应在速度上高于交流驱动电路26的响应，但是可用信号Sv1来控制晶体管Q82a以及用信号Svh来控制晶体管Q82b。可替换地，用信号Svh可控制晶体管Q82a，使得直流驱动电路22和交流驱动电路26都以高速响应。或者，用信号Sv1来控制晶体管Q82a和Q82b，使得直流驱动电路22和交流驱动电路26都以低速响应。
如图29所示的冷阴极荧光灯设备141是第五实施例的冷阴极荧光灯设备130的变型。替代串联调节器，冷阴极荧光灯设备141包括具有开关调节器功率部分70a的开关调节器，和具有另一个开关调节器功率部分70b的另一个开关调节器。
[第六实施例的冷阴极荧光灯设备]
在来自交流驱动电路26的驱动功率被用来以高速执行冷阴极荧光灯41的接通和断开(以使冷阴极荧光灯41发射光和不发射光)的情况下，需要高速的高功率开关元件来接通/断开处理高功率的系统的电流。此外，在如第五实施例中使用的开关调节器被用于控制输出电压的情况下，不能以高于由开关调节器的滤波器的时间常数提供的速度来执行电流的接通/断开。
考虑到前面的内容，根据第六实施例的冷阴极荧光灯设备达到了高速的接通/断开，其中来自交流驱动电路26的驱动功率被用来驱动冷阴极荧光灯41。参考图30到34来描述第六实施例及其变型。
图30示出了第六实施例的冷阴极荧光灯设备142。在冷阴极荧光灯设备142中，除了初级侧绕组N61和N62之外，不同的初级侧绕组N161和N162缠绕在放置在交流驱动电路126a中的振荡和转换变压器L62的磁心上。此外，电容器C161并联连接到初级侧绕组N161和N162，并且直流电压Vin可通过电感器L261提供到中心抽头，该中心抽头是初级侧绕组N161和N162之间的节点。谐振电路由电容器C161、从初级侧看来相等的初级侧绕组N161和N162的电感值和次级侧的总电抗构成。谐振电路具有设置为与另一个谐振电路的谐振频率相等的谐振频率，该另一个谐振电路由电容器C61、从初级侧看来相等的初级侧绕组N61和N62的电感值和次级侧的总电抗构成。以如此方式，两个谐振电路以相等的谐振频率谐振。
参考图30，在振荡和转换变压器L62的初级侧绕组N61、N62、N161和N162每一个附近应用的黑色圆形标记(●)表示绕组起始端。这里，由晶体管Q61和Q62形成的第一交流功率产生部分通过自激励振荡将具有近似于正弦波形的波形的交流功率供应给初级侧绕组N61和N62。同时，由晶体管Q63和Q64形成的第二交流功率产生部分用由驱动波形控制部分125获得的信号来驱动晶体管Q63和Q64的基极，驱动波形控制部分125处理来自第一交流功率产生部分的振荡信号。接着，取决于电容器C161、从初级侧看来相等的初级侧绕组N161和N162的电感值和次级侧的总电抗的谐振频率被设置成等于自激励振荡频率。接着，将自激励振荡频率的正弦波形的交流功率供应给初级侧绕组N161和N162。
这里，可能有两种情况，包括第一种情况，其中由初级侧绕组N61和N62产生的磁通量和由初级侧绕组N161和N162产生的磁通量被操作来相加，以及另一种情况，其中由初级侧绕组N61和N62产生的磁通量和由初级侧绕组N161和N162产生的磁通量被操作来相减。特别地，磁通量是操作用来相加还是相减取决于两种关系的组合，包括初级侧绕组N61和N62的绕组方向和初级侧绕组N161和N162的绕组方向之间关系，以及在第一交流功率产生部分中产生的电压的相位和在第二交流功率产生部分中产生的另一个电压的相位是相同相位还是相反相位的另一个关系。这之后将参考图32和33来详细地描述。
参考图31来描述驱动波形控制部分125。波形整形电路110由电阻器和齐纳二极管构成，并且将由晶体管Q61的集电极产生的正弦波削波以形成方波。门112例如由与门构成，并且当来自转换控制电路44的信号Sg具有高电平时，来自波形整形电路110的方波通过门112。但是，当信号Sg具有低电平时，门112输出低电平的信号。缓冲器114是用于驱动晶体管Q63的基极的功率放大器。另一个波形整形电路111具有与波形整形电路110相同的结构；另一个门113具有与门112相同的结构；另一个缓冲器115具有与缓冲器114相同的结构。因此，当信号Sg具有高电平时，具有与由晶体管Q61的基极产生的正弦波相同相位的方波被供应到晶体管Q63的基极，并且具有与由晶体管Q62的集电极产生的正弦波相同相位的方波被供应到晶体管Q64的基极。由此，第一交流功率产生部分和第二交流功率产生部分将相位彼此相反的振荡功率供应给相应的初级侧绕组。注意到，寂静时间(晶体管Q63和Q64都断开的时间周期)的长度可通过变化齐纳二极管的电压来调整。
从应用于图30所示交流驱动电路126a的初级侧绕组N61、N62、N161和N162的绕组起始端的标记看出，初级侧绕组N61、N62、N161和N162以相同的方向缠绕，并且第一和第二交流功率产生部分将相位彼此相反的振荡功率供应给相应的初级侧绕组。因此，当信号Sg具有高电平时，磁通量减少，并且在次级侧绕组N63和N64中产生的交流电压幅度减小，并且冷阴极荧光灯41展示为断开状态。另一方面，当信号Sg具有低电平时，第二交流功率产生部分不产生交流电压。因此，在次级侧绕组N63和N64中产生的交流电压具有大的幅度，并且冷阴极荧光灯41展示为接通状态。
以这种方式，通过对信号Sg的控制来执行冷阴极荧光灯41的接通/断开控制。这里，由于门112和113以及缓冲器114和115的响应速度非常高，因此，冷阴极荧光灯41的接通/断开非常快。注意到，在本实例中，根本不使用来自电流检测控制电路143的信号Svh和信号Sv1。
图32示出了冷阴极荧光灯设备148，其是第六实施例的冷阴极荧光灯设备142的变型。冷阴极荧光灯设备148的交流驱动电路126b与冷阴极荧光灯设备142的交流驱动电路126a的不同之处在于，驱动波形控制部分125被如此连接，使得来自其的两个输出信号以交换连接方案而被供应到晶体管Q63的基极和晶体管Q64的基极，从而与在第六实施例的冷阴极荧光灯设备142中的不同。以如此方式，第一和第二交流功率产生部分将相位相同的振荡功率供应给各个的初级侧绕组。接着，在磁心中，增加了磁通量以增加流经冷阴极荧光灯41的电流量，由此提高了冷阴极荧光灯41的亮度，从而使冷阴极荧光灯41瞬间更亮。
图33示出了冷阴极荧光灯设备144，其是第六实施例的冷阴极荧光灯设备142的另一个变型。从应用于图33所示交流驱动电路126c的初级侧绕组N61、N62、N161和N162的绕组起始端的标记看出，初级侧绕组N61、N62、N161和N162以彼此相反的方向互相缠绕，并且第一和第二交流功率产生部分将相位彼此相反的振荡功率供应给相应的初级侧绕组。因此，当信号Sg具有高电平时，在次级侧绕组N63和N64中产生的交流电压具有大的幅度，并且冷阴极荧光灯41发射更亮的光。另一方面，当信号Sg具有低电平时，第二交流功率产生部分不产生交流电压，并且在次级侧绕组N63和N64中产生的交流电压具有大的幅度，并且冷阴极荧光灯41发射具有通常亮度的光。
注意到，如果由驱动波形控制部分中的转换控制电路来控制在三种模式之间切换，其包括两个模式，其中用于驱动晶体管Q63的基极的信号和用于驱动晶体管Q64的基极的信号被交换，和另一种模式，其中晶体管Q63和Q64的基极电压被降低为0，那么该驱动波形控制部分可配有两个阶段之间冷阴极荧光灯41的亮度的高速转换功能，以及通过选择磁通量相加、磁通量相减以及既不相加也不相减磁通量的接通/断开功能。
[第七实施例的冷阴极荧光灯设备]
图34示出了本发明的第七实施例的冷阴极荧光灯设备145。参考图34，交流驱动电路126a被如此配置，使得由初级侧绕组N61和N62在磁心中产生的磁通量和由初级侧绕组N161在磁心中产生的磁通量被相加。此外，将功率通过开关调节器供应到第一交流功率产生部分，并且将功率通过串联调节器供应到第二交流功率产生部分。这里，通过使信号Svh通过低通滤波器(LPF)150而获得用于控制开关调节器功率部分70的信号，并且通过使信号Svh通过带通滤波器(BPF)151而获得用于控制串联调节器的信号。这里，低通滤波器(LPF)150的截止频率是如图36所示的截止频率f2，并且带通滤波器(BPF)151的截止频率是如图36所示的截止频率f3和另一个截止频率f4所表示的。截止频率f1是谐振电路的谐振频率，该谐振电路由电容器C61和串联连接的初级侧绕组N61和N62产生的漏电电感分量构成，该谐振频率即是由交流功率产生部分产生的正弦波的频率。
如图36所示，低通滤波器150的通带和带通滤波器151的通带彼此相对位移以保证一个足够的参差度，使得形成为串联调节器的反馈系统和形成为开关调节器的另一个反馈系统可不相互干扰。由于以如此方式，串联调节器负责高速响应并且开关调节器负责低速响应，优化了控制系统，并且流经冷阴极荧光灯41的电流大小保持固定。此外，尽管在图34中，通过两个带分(band-divided)控制系统的动作来使磁通量相加，从而将流经冷阴极荧光灯41的电流大小保持固定，但是也可通过将图34所示的交流驱动电路126a替换为图32所示的交流驱动电路126b或者图33所示的交流驱动电路126c并且使带通滤波器151的相位反向来配置将流经冷阴极荧光灯41的电流大小保持固定的另一个反馈回路，以便执行磁通量的减法。
图35示出了冷阴极荧光灯设备146，其是第七实施例的冷阴极荧光灯设备145的变型。在本变型中，开关调节器以低速响应，以对冷阴极荧光灯41保持稳定的电流，该电流由交流驱动电路126a的第一和第二交流电压产生部分驱动，并且在由第二交流电压产生部分利用信号Sf5以高速接通/断开冷阴极荧光灯41的同时是固定的。这里，如图37所示，低通滤波器150的截止频率f1低于信号Sf5的循环频率。图38说明了信号Sf5的波形。以如此方式，在冷阴极荧光灯41的稳定电流保持固定的同时，可执行冷阴极荧光灯41的接通/断开控制。
此外，如果由与上述第六实施例中类似的转换控制电路来控制在三种模式之间切换，其包括两个模式，其中用于驱动晶体管Q63的基极的信号和用于驱动晶体管Q64的基极的信号被交换，和另一种模式，其中晶体管Q63和Q64的基极电压被降低为0，那么在流经冷阴极荧光灯41的电流平均值是固定时，可实现在两个阶段之间冷阴极荧光灯41的亮度的高速转换，同时可提供基于信号Sf5波形的冷阴极荧光灯41的重复接通/断开的功能和冷阴极荧光灯41的断开功能。
[冷阴极荧光灯设备的其它变型]
在上述第六实施例中，可实现高速接通/断开操作，其中用来自交流驱动部分126a到126c的驱动功率来驱动冷阴极荧光灯41。另一方面，在第七实施例中，实现了良好的恒流特性，其中用来自交流驱动部分126a到126c的驱动功率来驱动冷阴极荧光灯41(未示出使用交流驱动电路126b和交流驱动电路126c的情况)。在类似于第六和第七实施例中使用的电路结构，整流电路可进一步连接到次级侧绕组以使得可能用来自直流驱动电路的驱动功率以高速接通/关闭冷阴极荧光灯41，并且用来自直流驱动电路的驱动功率来驱动具有良好恒流特征的冷阴极荧光灯41。
例如，图39所示的冷阴极荧光灯设备240采用了类似图30的冷阴极荧光灯设备142的结构，以实现直流驱动电路122的高速响应。特别地，除了初级绕组N21和N22，初级侧绕组N121和N122缠绕在放置在直流驱动电路122中的振荡和转换变压器L22的磁心上。此外，电容器C121并联连接到初级侧绕组N121和N122，并且直流电压Vin可通过电感器L221施加到中心抽头，该中心抽头是初级侧绕组N121和N122之间的节点。谐振电路由电容器C121和初级侧绕组N121和N122构成，并其谐振频率设置为等于另一个谐振频率，该另一个谐振频率由电容器C21和初级绕组N21和N22构成。以如此方式，两个谐振电路以相等的谐振频率谐振。
因此，由驱动波形控制部分125来驱动晶体管Q23和Q24的基极，以与上述类似的方式根据初级侧绕组N121和N122的绕组极性，来以如图30或33中说明的类似情况去执行在振荡和转换变压器L22的磁心中的磁通量的相加或相减。此外，尽管没有示出，但可根据来自驱动波形控制部分125的信号的极性的组合，来以类似于图33的情况去执行在振荡和转换变压器L22的磁心中的磁通量的相加或相减。信号Sgd被用来控制是执行加法还是减法、还是都不执行，该信号Sgd对应于图30中所示的信号Sg。二极管D21和D22分别连接到次级侧N24和N25，使得可获得直流电压Vd22。以如此方式，可利用信号Sgd来快速地控制直流电压Vd22的值，从而以高速接通/关闭冷阴极荧光灯41。
图40所示的冷阴极荧光灯设备242包括直流驱动电路122和交流驱动电路126a的组合。该结构有可能使冷阴极荧光灯41在直流驱动和交流驱动时都高速接通/关闭。
同时，图41所示的冷阴极荧光灯设备245是图35所示的冷阴极荧光灯设备146的变型，其中对于直流驱动电路122，也采用在交流驱动电路126a中采用的结构，以便将流到冷阴极荧光灯41电流控制成固定的电流。利用冷阴极荧光灯设备245，在直流驱动和交流驱动时都可实现恒流特性。
上述的变型仅仅是第六和第七实施例变型的示例，并且可采用各种其它的组合。例如除了上述的变型之外，有可能使用只采用交流驱动电路的电路结构、只采用直流驱动电路的电路结构、或既采用交流驱动电路和也采用直流驱动电路的电路结构。因此，可根据组合以重叠的关系来实现由各个结构得到的效果。
图42和43示出了相关技术描述中引用的专利文献2中公开的电路。但是，可将相关技术电路的初级侧电路，即图42和43中相对于变压器(振荡和转换变压器)531或562右边的电路部分，用作为任何第一到第七实施例以及前述的实施例的变型的冷阴极荧光灯设备中的初级侧电路。
参考图42和43来描述上面的电路。参考图42，振荡电路(冷阴极荧光灯设备)553包括变压器(振荡和转换变压器)531，其依次包括四级线圈(初级侧绕组)532和533以及初级线圈(初级侧绕组)511和512、次级线圈(次级侧绕组)513和三级线圈(初级侧绕组)514。提供一个转换电路534，以便改变四级线圈532和533的连接条件。转换电路534包括定时电路535，用于在接通电源开关501之后执行时间计数操作一个预定的时间周期。定时电路535的输出连接到NPN晶体管541的基极，其集电极连接到电阻器544和545之间的节点，并且其发射极接地。电阻器544的另一端通过齐纳二极管548连接到电容器502的一端，并且电阻器545的另一端接地。电阻器544和齐纳二极管548之间的节点连接到NPN晶体管542的集电极，其发射极通过电阻器546接地。NPN晶体管542的集电极连接到NPN晶体管543的基极，其发射极通过电阻器547接地。NPN晶体管543的集电极连接到四级线圈532和533之间的节点。
NPN晶体管507的发射极通过二极管551连接到四级线圈532的一端，并且另一个NPN晶体管508的发射极通过二极管552连接到四级线圈533的一端。此外，二极管551和552的阳极分别通过二极管549和550连接到NPN晶体管542的集电极。
描述图42所示的电路的操作。如果电源开关501接通，那么用直流电压对电容器502进行充电。接着，在电容器502中充电的电压被供应给振荡电路553。同时，在电源开关501接通时，定时电路535开始其时间计数操作，并且继续输出高电平电压一个事先设置的固定时间周期(例如5秒)。因此，NPN晶体管541接通，并且其基极通过NPN晶体管541接地，结果，NPN晶体管542断开。因此，通过电容器502、齐纳二极管548以及电阻器546和547的路线将高电平电压施加到NPN晶体管543，从而接通NPN晶体管543。在振荡电路553中，NPN晶体管507和508交替地接通，并且开始振荡操作。当NPN晶体管507接通时，电流沿着扼流线圈506、初级线圈511、NPN晶体管507、二极管551、四级线圈532和NPN晶体管543的线路流动。另一方面，当NPN晶体管508接通时，电流沿着扼流线圈506、初级线圈512、NPN晶体管508、二极管552、四级线圈533和NPN晶体管543的另一条线路流动。
初级线圈511和四级线圈532以及初级线圈512和四级线圈533如此连接，使得施加到其上的电压和在其中感应的电压具有彼此相反的极性。特别地，初级线圈511和四级线圈532如此连接，使得当在扼流线圈506的节点处上向初级线圈511施加高电压以及在NPN晶体管507的节点处上向初级线圈511施加低电压时，在四级线圈532的一端和二极管551的阴极之间的节点处感应负的电压。因此，使在初级线圈511两端施加的电压增加一个对应于在四级线圈532中产生的电压的量。类似地，在四级线圈533和二极管552的阴极之间的节点处产生负的电压，并且因此，使在初级线圈512两端施加的电压增加一个对应于该负电压的量。由此，使在次级线圈513中感应的电压的增加对应于施加到初级线圈511和512的电压。因此，可容易地开始使荧光灯(冷阴极荧光灯设备)516发光。
另一方面，在事先设置的预定时间周期期满后，定时电路535将其输出改变为低电平。因此，NPN晶体管541断开并且NPN晶体管542接通。结果，NPN晶体管542的基极通过电阻器547接地，并且因此，NPN晶体管543断开。结果，四级线圈532和533基本上分别与初级线圈511和512分开。因此，在本实例中，当NPN晶体管507接通时，电流沿着扼流线圈506、初级线圈511、NPN晶体管507、二极管549和NPN晶体管542的线路流动。另一方面，当NPN晶体管508接通时，电流沿着扼流线圈506、初级线圈512、NPN晶体管508、二极管550和NPN晶体管542的另一线路流动。在定时电路535的时间计数操作结束之后其进行稳定操作时，由于四级线圈532和533以如此方式分别与初级线圈511和512分开，当与开始时进行比较时，将施加到初级线圈511和512的电压减小一个与施加到四级线圈532和533的电压对应的量。结果，从开始时起，施加到荧光灯516的由次级线圈513产生的电压也减小。如果在电压如上述那样减小时，变压器531侧和荧光灯516被设置为其之间的阻抗匹配可被优化，则可有效利用功率。注意到，在采用如上所述的结构时，由于施加到初级线圈511和512的电压的转换以高速响应，因此足够有可能将用于定时电路535的预设时间设置为例如几个毫秒。
在图43中所示的振荡电路(冷阴极荧光灯设备)503示出了冷阴极荧光灯设备的不同实施例，并且在图43中，与图42中相同的元件用相同的参考符号表示。在本实施例中，提供转换电路564以替换转换电路534。在转换电路564中，变压器562的四级线圈532和533连接到初级线圈511和512，使得其中的感应电压可具有相同的极性。此外，提供具有比次级线圈513更多匝数的次级线圈563。此外，二极管549和550的阴极连接到NPN晶体管543的集电极。此外，四级线圈532和533之间的节点连接到电阻器546和NPN晶体管542的集电极之间的节点。
在电源开关501接通之后，定时电路535输出高电平信号一个固定的时间周期。结果，NPN晶体管541接通而NPN晶体管542断开，并且NPN晶体管543接通。因此，四级线圈532和533在其同一端分别通过二极管549和550以及NPN晶体管543接地，并且四级线圈532和533基本上分别与初级线圈511和512分开。接着，在振荡电路503中，当NPN晶体管507接通时，电流沿着扼流线圈506、初级线圈511、NPN晶体管507、二极管549和NPN晶体管543的线路流动。另一方面，当NPN晶体管508接通时，电流沿着扼流线圈506、初级线圈512、NPN晶体管508、二极管550和NPN晶体管543的另一线路流动。此时，次级线圈563与初级线圈511和512的匝数比例被如此设置，使得对应于流经初级线圈511和512的电流的次级线圈563中感应的电压可是启动荧光灯516的足够高电压。因此，用由次级线圈563感应的高电压来启动荧光灯516的发光。
当固定的时间周期期满后，定时电路535的输出变成低电平。结果，NPN晶体管541断开而NPN晶体管542接通。因此，NPN晶体管543断开。结果，四级线圈532和533分别连接到初级线圈511和512。在本实例中，当振动电路503的NPN晶体管507接通时，电流沿着扼流线圈506、初级线圈511、NPN晶体管507、二极管551、四级线圈532和NPN晶体管542的线路流动。另一方面，当NPN晶体管508接通时，电流沿着扼流线圈506、初级线圈512、NPN晶体管508、二极管552、四级线圈533和NPN晶体管542的另一线路流动。以这种方式，与图42中所示的电路不同，在图43中的电路中，四级线圈532和533以及初级线圈511和512如此连接，使得四级线圈532和533的感应电压的极性与施加到初级线圈511和512的电压的极性相同。由此，在本实例中，在开始时施加到初级线圈511和512的电压还分开地施加到四级线圈532和533。换句话说，初级线圈511和四级线圈532的组合线圈以及初级线圈512和四级线圈533的另一组合线圈中的每一个都组合线圈都基本上为一个初级线圈，并且初级线圈和次级线圈之间的匝数比例与开始时相比，减小了。结果，在次级线圈563中感应的电压也同样多地减小。以如此方式，在稳定状态下，用比开始时低的电压来驱动荧光灯516。如果变压器562侧和荧光灯516如此设置，使得其之间的阻抗匹配在初级线圈511和512与四级线圈532和533以如此方式连接并以相加的方式操作时可是最优的，则功耗被优化。
在图42中，振荡电路553的次级侧被如此配置，使得在次级线圈513中产生的交流电压通过电容器515被施加到荧光灯516。但是，如果该次级侧被上述第一到第七实施例的冷阴极荧光灯设备之一的次级侧替换，那么振荡器553可被采用为交流驱动电路或者直流驱动电路。并且，在图43中，振荡电路503的次级侧被如此配置，使得在次级线圈563中产生的交流电压通过电容器515被施加到荧光灯516。但是，如果该次级侧被上述第一到第七实施例的冷阴极荧光灯设备之一的次级侧替换，那么振荡电路503可被采用为交流驱动电路或者直流驱动电路。
特别地，次级线圈513或563被改变，以便具有与次级侧绕组N64和N65类似的结构。因此，如果连接到次级侧绕组的电路部分和振荡电路553和503的控制方式被改变，以便与第一到第七实施例的冷阴极荧光灯设备以及上述冷阴极荧光灯设备的修改类似，那么可提供包括在功耗上优化的交流功率驱动电路的冷阴极荧光灯设备。
或者，次级线圈513或563被改变，以便具有与次级侧绕组N64和N65类似的结构，并且二极管D21和D22被加到改变的次级线圈。那么，如果振荡电路553和503的控制方式被改变，以便与第一到第七实施例的冷阴极荧光灯设备以及上述冷阴极荧光灯设备的修改类似，那么可提供包括在功耗上优化的直流功率驱动电路的冷阴极荧光灯设备。
根据本发明的实施例的冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极。但是，该冷阴极荧光灯不限于上述实施例的冷阴极荧光灯。
例如，气体不限于水银气体，并且要发射的光不限于是紫外线。此外，荧光材料不限于是与紫外线进行反应的荧光材料。此外，光学透明的密封容器不限于是玻璃的密封容器，并且光学透明的密封容器的形状也不限于是圆柱形。同时，对于内部电极，只需要它们中的至少一个由电子发射材料形成。此外，只需要第一和第二电极以彼此间隔的关系放置在密封容器外部的正面，并且第一和第二电极的结构不限于是外部电极围绕密封容器的结构。因此，第一和第二外部电极可放置在密封容器与外侧接触的面的部分，或者以间隔的关系放置得离开密封容器与外侧接触的面。此外，第一和第二内部电极可由光透射导电材料形成并以如此方式放置以便几乎覆盖在密封容器与外侧接触的整个面上。
根据本发明的实施例的用于驱动冷阴极荧光灯的冷阴极荧光灯驱动设备，所述冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，该冷阴极荧光灯驱动设备包括直流驱动电路，可操作用于在第一和第二内部电极之间施加直流电压，交流驱动电路，可操作用于在第一和第二外部电极之间施加交流电压，以及转换电路，可操作用于控制直流驱动电路和交流驱动电路，使得将交流电压施加一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压。但是，该冷阴极荧光灯驱动设备不限于上述实施例的冷阴极荧光灯驱动设备。
例如，直流驱动电路可具有任何形式，只要其供应使冷阴极荧光灯发光的足够电压，并且可具有任何结构，例如直接产生所需电压而不使用反相器等的结构或者包括多个电压倍增器整流电路的级的结构。并且，交流驱动电路可具有任何类似形式，只要它提供预定频率的交流电压并且例如可是具有桥结构而不使用反相器的开关电路。此外，转换电路可具有任何的形式，只要它可执行对将交流电压施加一个预定时间周期的控制，并接着执行对在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压的控制。例如，转换电路可被如此配置，以便不仅控制反相电路的初级侧而且控制其次级侧，或者可被如此配置，使得转换电路的部分功能由直流驱动电路或交流驱动电路共享。
根据本发明的实施例的冷阴极荧光灯设备，包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，还包括一个或多个直流驱动电路，每个直流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间施加直流电压，一个或多个恒流电路，每个恒流电路可操作用于将在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间流过的直流电流大小控制在一个预定值，一个或多个交流驱动电路，每个交流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二外部电极之间施加交流电压，以及转换电路，可操作用于控制一个或多个直流驱动电路和一个或多个交流驱动电路，使得将交流电压施加一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压。但是，该冷阴极荧光灯设备不限于上述实施例的冷阴极荧光灯设备。
例如，气体不限于水银气体，并且荧光材料不限于是与紫外线进行反应的荧光材料。此外，密封容器不限于是玻璃的密封容器，并且密封容器的形状也不限于是圆柱形。此外，只需要第一和第二外部电极放置在密封容器外部的正面，并且对外部电极的结构没有限制，以及对外部电极相对密封容器外部的正面的排列关系也没有限制。此外，直流驱动电路和交流驱动电路可包括一些不同于反相电路的其它组件，并且恒流电路可不具有反馈结构，但可具有电流反射镜结构。转换电路可具有任何的形式，只要它执行对将交流电压施加一个预定时间周期的控制，并接着执行对在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压的控制。例如，转换电路可被如此配置，以便不仅控制反相电路的初级侧而且控制其次级侧，或者可被如此配置，使得转换电路的部分功能由直流驱动电路或交流驱动电路共享。此外，在冷阴极荧光灯设备包括多个冷阴极荧光灯的情况下，相对于冷阴极荧光灯的数量，对直流驱动电路、固定电流电路或交流驱动电路的数量没有限制。换句话说，冷阴极荧光灯可包括一个或多个直流驱动电路、一个或多个交流驱动电路以及一个或多个恒流电路。并且对于是应当在冷阴极荧光灯的阳极侧(高电位侧)还是应当在阴极侧(低电位侧)提供直流驱动电路或恒流电路，也不存在限制。此外，转换电路的结构不限于上述实施例中的结构，而可根据控制的方式而进行各种改变。
根据本发明的实施例的液晶显示设备，包括液晶显示面板，可操作用于根据同步信号在其上的一个位置处依照图像信号来显示图像，和放置在液晶显示面板背部正面上的冷阴极荧光灯设备，该冷阴极荧光灯设备包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，还包括一个或多个直流驱动电路，每个直流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间施加直流电压，一个或多个恒流电路，每个恒流电路可操作用于将在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间流过的直流电流大小控制在一个预定值，一个或多个交流驱动电路，每个交流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二外部电极之间施加交流电压，以及转换电路，可操作用于控制一个或多个直流驱动电路和一个或多个交流驱动电路，使得将交流电压施加一个和同步信号同步的预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压，以便控制在冷阴极荧光灯或者每个冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。但是，该液晶显示设备不限于上述实施例的液晶显示设备。
例如，图像信号和同步信号不限于NTSC系统的图像信号和同步信号而可以基于任何格式。此外，不存在对液晶显示面板的尺寸和形状的限制。此外，不存在对冷阴极荧光灯的气体和荧光材料、密封容器的材料和形状、外部电极的结构、以及外部电极相对密封容器的外部的正面的排列关系的限制。此外，在信号处理部分，直流驱动电路、交流驱动电路、恒流电路以及转换电路不限于所述的实施例。此外，尽管对将交流电压施加一个与同步信号同步的预定时间周期进行控制，但是该周期不限于所述的实施例。此外，在冷阴极荧光灯设备包括多个冷阴极荧光灯的情况下，不存在相对于冷阴极荧光灯的数量，对直流驱动电路、恒流电路或交流驱动电路的数量的限制。
根据本发明的实施例的控制方法是一种冷阴极荧光灯的控制方法，该冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，该控制方法包括步骤：将交流电压施加在第一和第二外部电极之间一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时在第一和第二内部电极之间施加直流电压。但是，该冷阴极荧光灯的控制方法不限于上述实施例的控制方法。
例如，开始施加交流电压的定时、结束施加交流电压的定时、以及施加直流电压的定时之间的关系不限于所述实施例中的关系。这些定时之间的关系可是任何关系，只要执行对以下操作的控制，即将交流电压施加在第一和第二外部电极之间一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时在第一和第二内部电极之间施加直流电压。
根据本发明的实施例的另一种控制方法是一种液晶显示设备的控制方法，该液晶显示设备包括液晶显示面板，可操作用于根据同步信号在其上的一个位置处依照图像信号来显示图像，和放置在液晶显示面板背部正面上的冷阴极荧光灯设备，并且该冷阴极荧光灯设备包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在密封容器外部的正面的第一和第二外部电极，该控制方法包括步骤：将交流电压施加在第一和第二外部电极之间一个根据同步信号的预定时间周期，以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时控制在冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。但是，该冷阴极荧光灯的控制方法不限于上述实施例的控制方法。但是，该冷阴极荧光灯的控制方法不限于上述实施例的控制方法。
例如，开始施加交流电压的定时、结束施加交流电压的定时、以及施加直流电压的定时之间的关系不限于所述实施例中的关系。此外，同步信号类型与施加到同步信号的交流电压的周期的关系形式不限于所述实施例中的关系形式。
根据本发明的实施例的另一个冷阴极荧光灯设备，包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，还包括一个或多个直流驱动电路，每个直流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间施加直流电压，一个或多个交流驱动电路，每个交流驱动电路可操作用于在对应的一个冷阴极荧光灯的所述第一和第二内部电极之间施加交流电压，一个或多个电流方向控制和恒流电路，每个电流方向控制和恒流电路将在对应的一个冷阴极荧光灯的第一和第二内部电极之间流动的电流大小控制在一个预定大小，以及转换电路，可操作用于控制一个或多个直流驱动电路和一个或多个交流驱动电路，使得将交流电压施加一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压，以便控制在冷阴极荧光灯或者每个冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。但是，该冷阴极荧光灯设备不限于上述实施例的冷阴极荧光灯设备。
例如，不存在对冷阴极荧光灯的气体和荧光材料、密封容器的材料和形状的限制。此外，直流驱动电路、交流驱动电路以及电流方向控制和恒流电路不限于所述的实施例。此外，在冷阴极荧光灯设备包括多个冷阴极荧光灯的情况下，不存在相对于冷阴极荧光灯的数量，对直流驱动电路、恒流电路或交流驱动电路的数量的限制。
根据本发明的实施例的另一种冷阴极荧光灯的控制方法，该冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，该控制方法包括步骤：将交流电压施加在第一和第二外部电极之间一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时在第一和第二内部电极之间施加直流电压。但是，该冷阴极荧光灯的控制方法不限于上述实施例的控制方法。
例如，开始施加交流电压的定时、结束施加交流电压的定时、以及施加直流电压的定时之间的关系不限于所述实施例中的关系。
尽管已经利用特定的术语描述了本发明的优选实施例，但是这些描述仅仅是说明性的，并且应当理解，在不偏离所附权利要求的精神或范围的情况下可进行修改和变化。

Claims (12)

1.一种冷阴极荧光灯，包括：
光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，
放置在所述密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及
彼此以间隔关系放置在所述密封容器外面的第一和第二外部电极，所述第一和第二外部电极在垂直于密封容器的圆柱形的纵向的方向上延伸。
2.根据权利要求1的冷阴极荧光灯，其中
所述第一和第二内部电极都由电子发射材料构成。
3.一种用于驱动冷阴极荧光灯的冷阴极荧光灯驱动设备，所述冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在所述密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在所述密封容器外面的第一和第二外部电极，所述第一和第二外部电极在垂直于密封容器的圆柱形的纵向的方向上延伸，该冷阴极荧光灯驱动设备包括：
直流驱动电路，用于在所述第一和第二内部电极之间施加直流电压，
交流驱动电路，用于在所述第一和第二外部电极之间施加交流电压，以及
转换电路，用于控制所述直流驱动电路和所述交流驱动电路，使得将交流电压施加一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压。
4.根据权利要求3的冷阴极荧光灯驱动设备，其中
所述转换电路使直流电压在施加交流电压的预定时间周期内被施加。
5.根据权利要求4的冷阴极荧光灯驱动设备，其中
所述第一和第二内部电极都由电子发射材料构成，并且
在每个长于第一预定时间周期的第二预定时间周期后，所述转换电路使要施加在所述第一和第二内部电极之间的直流电压的极性方向交替反向，所述第一预定时间周期是施加交流电压的时间周期。
6.根据权利要求3的冷阴极荧光灯驱动设备，还包括：
恒流电路，用于将在所述第一和第二内部电极之间流过的电流大小控制到一个预定值。
7.一种冷阴极荧光灯设备，包括：
一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在所述密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在所述密封容器外面的第一和第二外部电极，所述第一和第二外部电极在垂直于密封容器的圆柱形的纵向的方向上延伸，
一个或多个直流驱动电路，每个直流驱动电路用于在对应的一个所述冷阴极荧光灯的所述第一和第二内部电极之间施加直流电压，
一个或多个恒流电路，每个恒流电路用于将在对应的一个所述冷阴极荧光灯的所述第一和第二内部电极之间流过的直流电流大小控制在一个预定值，
一个或多个交流驱动电路，每个交流驱动电路用于在对应的一个所述冷阴极荧光灯的所述第一和第二外部电极之间施加交流电压，以及
转换电路，用于控制所述一个或多个直流驱动电路和所述一个或多个交流驱动电路，使得将交流电压施加一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压。
8.根据权利要求7的冷阴极荧光灯设备，其中
所述第一和第二内部电极都由电子发射材料构成，
所述转换电路还控制所述一个或多个冷阴极荧光灯中的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。
9.一种液晶显示设备，包括：
液晶显示面板，用于根据同步信号在其上的一个位置处依照图像信号来显示图像；和
放置在所述液晶显示面板背部正面上的冷阴极荧光灯设备；
所述冷阴极荧光灯设备包括：
一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在所述密封容器的内侧并且由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在所述密封容器外面的第一和第二外部电极，所述第一和第二外部电极在垂直于密封容器的圆柱形的纵向的方向上延伸；
一个或多个直流驱动电路，每个直流驱动电路用于在对应的一个所述冷阴极荧光灯的所述第一和第二内部电极之间施加直流电压；
一个或多个恒流电路，每个恒流电路用于将在对应的一个所述冷阴极荧光灯的所述第一和第二内部电极之间流过的直流电流大小控制在一个预定值；
一个或多个交流驱动电路，每个交流驱动电路用于在对应的一个所述冷阴极荧光灯的所述第一和第二外部电极之间施加交流电压，以及
转换电路，用于控制所述一个或多个直流驱动电路和所述一个或多个交流驱动电路，使得将交流电压施加一个与同步信号同步的预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且在电子和气体之间碰撞继续的同时施加直流电压，以便控制在所述一个或多个冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。
10.根据权利要求9的液晶显示设备，其中
所述转换电路执行对将交流电压施加一个预定时间周期的控制，所述预定时间周期与垂直同步信号的空白周期同步，垂直同步信号是同步信号的一部分，并且在每次空白周期出现时，执行对所述一个或多个冷阴极荧光灯的直流电流的极性方向交替反向的控制。
11.一种冷阴极荧光灯的控制方法，该冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在所述密封容器的内侧并且其至少一部分由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在所述密封容器外面的第一和第二外部电极，所述第一和第二外部电极在垂直于密封容器的圆柱形的纵向的方向上延伸，该控制方法包括步骤：
将交流电压施加在所述第一和第二外部电极之间一个预定时间周期以引起电子和气体彼此碰撞，并且
在电子和气体之间碰撞继续的同时在所述第一和第二内部电极之间施加直流电压。
12.一种液晶显示设备的控制方法，该液晶显示设备包括液晶显示面板，用于根据同步信号在其上的一个位置处依照图像信号来显示图像，和放置在所述液晶显示面板背部正面上的冷阴极荧光灯设备，并且该冷阴极荧光灯设备包括一个或多个冷阴极荧光灯，每一个冷阴极荧光灯包括光学透明的密封容器，在其中封闭了在与电子碰撞时发射光的气体，并且该密封容器具有放置在其与气体接触的内面的荧光材料，该荧光材料与从气体发射的光进行反应，还包括放置在所述密封容器的内侧并且由电子发射材料组成的第一和第二内部电极，以及彼此以间隔关系放置在所述密封容器外面的第一和第二外部电极，所述第一和第二外部电极在垂直于密封容器的圆柱形的纵向的方向上延伸，所述控制方法包括步骤：
将交流电压施加在所述第一和第二外部电极之间一个根据同步信号的预定时间周期，以引起电子和气体彼此碰撞，并且
在电子和气体之间碰撞继续的同时控制在所述冷阴极荧光灯中流过的直流电流的极性方向及其通过和阻塞。
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