JP2000223297A - 放電管点灯回路および放電管点灯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷陰極管などの放電管の調光のために、圧電ト
ランスから生じる振動により、騒音が発生することがな
いような調光方式を有する放電管点灯回路を提供する事
にある。 【構成】放電管１６に交流の管電流を供給する圧電トラ
ンス１５と、前記圧電トランスを駆動する圧電トランス
駆動回路１３とを備え、前記圧電トランス駆動回路が０
でない少なくとも２つの大きさの振幅を有する交流電力
を時分割で交互に圧電トランスに供給して圧電トランス
を駆動する手段を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、液晶表示装置など
のバックライトとなる放電管の点灯回路における放電管
の輝度調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電管の１種である冷陰極管は、長寿命
で高輝度かつ細管といった特長により、携帯機器などに
搭載される表示装置である液晶パネルのバックライト光
源として広く使用されている。これにより表示装置の薄
型化と消費電力の低電力化に寄与している。バックライ
トの明るさは、使用環境とくに周囲の明るさに応じて変
化できることが望ましいが、バックライトの明るさは冷
陰極管の輝度を調整すること、すなわち調光により変化
させることができる。冷陰極管の輝度を調整する方法と
して、一般に、電流を連続に変化させる電流調光方式
と、時分割で点灯と消灯を短時間で繰り返すバースト調
光方式がある。電流調光方式では、冷陰極管に流す電流
を小さくしていったときに、冷陰極管の高電圧側のみが
発光する現象が発生するため、冷陰極管全体を発光させ
るためには電流をある値以上にする必要がある。そのた
め輝度をその飽和値の７０％程度までしか絞ることがで
きない。

【０００３】一方、バースト調光では、点灯時の冷陰極
管電流は十分に大きいので、冷陰極管全体を発光させる
事ができ一定の発光品質が得られる。点灯と消灯を短時
間で繰り返すため、人の目にはチラツキは感じられな
い。また、消灯時間を長く取ることにより輝度を低くす
ることができるため、一定の発光品質を保持したまま、
１０％程度まで輝度を絞ることができる。ところで冷陰
極管の点灯回路の昇圧トランスとして圧電トランスが利
用され始めている。圧電トランスは安全に高電圧を発生
することができ、また小型化が可能なことから、液晶表
示装置を用いた携帯機器への応用が期待されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにバースト
調光は、輝度の調整範囲を広くとることができるため、
広く用いられている。圧電トランスを用いた点灯回路で
点灯と消灯を繰り返すバースト調光を行う場合、圧電ト
ランスは圧電効果による振動を利用するため、その繰り
返し周波数やその高調波の振動が発生する。この振動は
圧電トランスを搭載している回路基板などに伝わり可聴
音が発生することがある。この振動による発音の周波数
は点灯と消灯の繰り返し周波数と同一かあるいはその高
調波成分である。この点灯と消灯の繰り返し周波数は数
十から百ヘルツが一般的であり、したがって数十〜数百
ヘルツの音が発生する。この周波数領域では人の耳は感
度が良いため、耳障りな騒音となることがある。

【０００５】このような発音を遮音する方法として、圧
電トランスや点灯回路全体を振動を吸収するケースなど
で覆う方法が考えられるが、圧電トランスの振動は、回
路基板を通して、液晶パネルなどにも伝わるため、効果
的な遮音は難しい。本発明の目的は、上述のように冷陰
極管などの放電管の調光のために圧電トランスから生じ
る振動により、騒音が発生することがないような調光方
式を有する放電管点灯回路を提供する事にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、放電管に交流
の管電流を供給する圧電トランスと、前記圧電トランス
を駆動する圧電トランス駆動回路とを備え、前記圧電ト
ランス駆動回路がいずれも０でない互いに異なる振幅を
有する少なくとも２つの交流を時分割で交互に圧電トラ
ンスに供給して圧電トランスを駆動する手段を有してい
る放電管点灯回路である。

【０００７】また本発明は、上記放電管回路が、前記管
電流を検出する管電流検出回路と、前記管電流検出回路
の検出結果と基準値との差が一定になるように前記圧電
トランス駆動回路の動作条件を調整する帰還回路とをさ
らに備え、前記基準値を時分割で少なくとも２つの大き
さに設定する手段を有する放電管点灯回路である。

【０００８】また以上の放電管点灯回路において前記管
電流の最小振幅は最大振幅の０．１％〜１０％であるこ
とが好ましい。

【０００９】また本発明は、圧電トランスで昇圧した電
力の交流電流を放電管に供給して放電管を点灯する放電
管点灯方法において、いずれも０でない互いに異なる振
幅を有する少なくとも２つの交流電流を時分割で交互に
放電管に供給する放電管点灯方法である。

【００１０】そしてこの放電管点灯方法において、前記
振幅のうち最小の振幅が最大の振幅の０．１％〜１０％
であることが好ましい。

【００１１】本発明者は、従来のバースト調光で発音す
る原因を詳細に検討した結果、次のことに想到した。す
なわち、従来のバースト調光は放電管の点灯と消灯を繰
り返すために、図４(a)のような電力（実効電力で表
示）が圧電トランスに印加される。そのために圧電トラ
ンスは図４ (b)のような包絡線をもつ振動をする。つま
り点灯時は駆動周波数で振動するが、消灯時には振動が
停止する。このように振動を急激に開始したり停止する
と、図４(a)に示すように過渡的に大きな電力が必要と
なるが、それにより図４(b)に示すような過渡的な異常
振動が発生し、これが発音源となると考えた。そこで圧
電トランスの振動を停止させることなく、振動を持続さ
せることを着想し本発明に至ったものである。本発明に
よると従来のバースト調光の消灯にあたるサイクルでも
圧電トランスの振動を持続させながら、バースト調光の
周期にあわせて振動振幅の大小を繰り返すことにより、
放電管には２つの値の振幅を繰り返す電流を供給するこ
とができる。その様子を図３に示す。図３(a)は、圧電
トランスを駆動する電力を時分割したときを、図３(b)
はその時の圧電トランスの振動振幅の包絡線を表わした
ものである。図３(a)の縦軸の電力は実効電力とした。
図３(a)において、圧電トランスには大きな電力（ここ
では大電力という）と、０でない小さな電力（小電力と
いう）が時分割で交互に加えられる。大電力と小電力の
時間間隔をそれぞれｍとｎとする。ｍとｎの和が繰り返
し周期となる。そしてこの２つの時間間隔の比（時分割
比＝ｎ／（ｍ＋ｎ））を変えることにより、あるいは２
つの電力の少なくとも１つの電力を変えることにより放
電管の輝度を調整することができる。

【００１２】次にこのような放電管の輝度調整方法につ
いて、時分割条件と諸特性を調べた。圧電トランスに供
給する時分割された交流電力の２つの電力の比は、放電
管を流れる管電流の時分割された２つの振幅の比とほぼ
等しくなるので、ここでは管電流を測定した。

【００１３】まず時分割で放電管に供給される管電流の
小振幅と大振幅の比である振幅比と音圧レベルの関係を
図５に、また振幅比と輝度レベルの関係を図６に示す。
ここで輝度レベルとは最大輝度との比である。いずれも
小振幅の時間間隔ｎと時分割周期の比である時分割比が
１０％でのデータである。図５から音圧レベルが３５ｄ
Ｂｍ以下になるのは振幅比が０．１％以上である。この
関係は時分割比を変えてもほとんど変らなかった。

【００１４】図６からは振幅比が０．１％〜１０％の範
囲にあれば輝度レベルを１０％弱と小さくできるので、
振幅比をこの範囲に固定して上記時分割比を小さくして
いけば輝度は１００％に向けて大きくなるので、広い範
囲にわたって輝度を調整できる。この点で前記振幅比は
０．１％〜１０％が好ましい。

【００１５】また振幅比を変えることにより調光する場
合には、図６から振幅比を任意に選ぶことにより、輝度
レベルは１０％弱から１００％の広い範囲に調整できる
ことが分かる。これにより２つの振幅のうちの少なくと
も１つの振幅を変えることにより輝度調整ができること
が分かる。この場合は上述の事情から前記振幅比として
は０．１％〜１００％の範囲で調整可能であることが好
ましい。なお音圧レベルは、この放電管点灯回路をプリ
ント基板上に搭載し、圧電トランスの駆動周波数を１２
０ｋHz、繰り返し周波数を２００Hzとしたときに、プリ
ント基板から５ｍｍ離れた位置で測定した。このように
して、バースト調光の利点はそのままに、圧電トランス
からの発音を低減することができる。

【００１６】

【発明の実施形態】本発明を実施の形態を用いて詳細に
説明する。

【００１７】

【第１の実施の形態】本発明の第１の実施の形態である
放電管点灯回路構成および動作を図１のブロック図を用
いて説明する。

【００１８】直流電源１１からフィルター１２を通し
て、トランス駆動回路１３に直流が供給される。トラン
ス駆動回路１３ではスイッチ駆動回路１４からの信号
で、直流を所定の周波数の交流に変換し、その交流で圧
電トランス１５を駆動する。圧電トランスはその交流に
より励振し、圧電トランスの中で増幅された電圧を出力
としてとりだし、放電管１６に供給する。放電管へ供給
された圧電トランスの出力は管電流検出回路１７で検出
され、検出した出力は帰還回路１８からスイッチ駆動回
路１４にフィードバックされ管電流が一定になるように
周波数を調整したりする。帰還回路１８は、基準電圧発
生器１９、誤差増幅器２０とｖ−ｆ変換器（電圧周波数
変換器）２１からなり、管電流検出回路で検出した電圧
と基準電圧との差を誤差増幅器で増幅して、この誤差値
をｖ―ｆ変換器で周波数に変換してスイッチ駆動回路に
フィードバックする。

【００１９】一方、調光発振器２２は図２に示すように
電力時分割の繰り返し周波数を有する三角波を出力して
いる。調光信号発生器２４でこの三角波と放電管の輝度
を設定するための外部調光信号２３の電圧とを比較して
矩形波を生成する。図２において調光信号発生器２４か
ら出力される矩形波でトランジスタTrをオンオフさせる
ことにより、基準電圧Ｖ１は抵抗により２つの値に分圧
されて変化する。すなわち矩形波がHighのときはトラン
ジスタTrはオンで、基準電圧の分圧比は低くなり、矩形
波がLowのときはトランジスタTrはオフで、基準電圧の
分圧比は高くなる。矩形波のパルスのデューティ比は外
部調光電圧の大きさに依存して連続的に変化できる。し
たがって外部調光信号の電圧で決まる矩形波のパルスの
デューティ比はそのまま保存されて、基準電圧の２つの
電圧のデューティ比となり、時分割比となる。

【００２０】この回路では、圧電トランスを駆動するた
めの駆動周波数１２０ｋＨｚの交流を、大電力の時間間
隔ｍと小電力の時間間隔ｎが交互になるように時分割し
た。時分割の繰り返し周波数は２００Ｈｚである。図１
の外部調光電圧を調整することにより、繰り返し周波数
を一定にして大電力と小電力のそれぞれの時間間隔ｍと
ｎが変り、したがってデューティ比の制御による輝度調
整が可能となる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によると、圧電トランスの振動を
停止する時間を与えないでバースト調光動作をするの
で、圧電トランスの異常振動による騒音の発生を抑制で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる放電管点灯回路を説明するブロ
ックダイアグラムである。

【図２】本発明の放電管点灯回路の要部を説明する図で
ある。

【図３】本発明の時分割による圧電トランスの入力電力
および振動を示す図である。

【図４】従来の時分割による圧電トランスの入力電力お
よび振動を示す図である。

【図５】振幅比と音圧レベルとの関係を示す図である。

【図６】振幅比と輝度レベルとの関係を示す図である。

【図７】時分割比と輝度レベルとの関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１ ・・直流電源 １２ ・・フィルタ １３ ・・トランス駆動回路 １４ ・・スイッチ駆動回路 １５ ・・圧電トランス １６ ・・放電管 １７ ・・管電流検出回路 １８ ・・帰還回路 １９ ・・基準電圧発生器 ２０ ・・誤差増幅器 ２１ ・・ｖ−ｆ変換器 ２２ ・・調光発振器 ２３ ・・外部調光信号 ２４ ・・調光信号発生器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電管に交流の管電流を供給する圧電トラ
   ンスと、前記圧電トランスを駆動する圧電トランス駆動
   回路とを備え、前記圧電トランス駆動回路が、いずれも
   ０でない互いに異なる振幅を有する少なくとも２つの交
   流を時分割で交互に圧電トランスに供給して圧電トラン
   スを駆動する手段を有していることを特徴とする放電管
   点灯回路。
2. 【請求項２】前記管電流を検出する管電流検出回路と、
   前記管電流検出回路の検出結果と基準値との差が一定に
   なるように前記圧電トランス駆動回路の動作条件を調整
   する帰還回路とをさらに備え、前記基準値を時分割で少
   なくとも２つの大きさに設定する手段を有することを特
   徴とする請求項１に記載の放電管点灯回路。
3. 【請求項３】前記管電流の振幅の最小値は最大値の０．
   １％〜１０％であることを特徴とする請求項１または２
   に記載の放電管点灯回路。
4. 【請求項４】圧電トランスで昇圧した電力の交流電流を
   放電管に供給して放電管を点灯する放電管点灯方法にお
   いて、いずれも０でない互いに異なる振幅を有する少な
   くとも２つの交流電流を時分割で交互に放電管に供給す
   ることを特徴とする放電管点灯方法。
5. 【請求項５】前記振幅のうち最小の振幅が最大の振幅の
   ０．１％〜１０％であることを特徴とする請求項４に記
   載の放電管点灯方法。