JP2005116298A - 照明装置および方法、並びに、表示装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数本のランプから入射され、導光板から出射される光の最小輝度を従来のそれより下げることができるようにする。
【解決手段】 バックライト装置１において、インバータユニット１３は、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂのそれぞれを高周波電流で駆動し、PWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する。即ち、インバータユニット１３は、PWM信号のPWM周波数をランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂに対して略同一にし、ランプ１２−Ａとランプ１２−ＢとのそれぞれのPWM信号の位相を一致しないようにずらして、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する。本発明は、液晶表示装置用のバックライト装置に適用可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照明装置および方法、並びに、表示装置および方法に関し、特に、複数本のランプから入射され、導光板から出射される光の最小輝度を従来のそれより下げることができる、照明装置および方法、並びに、表示装置および方法に関する。

近年、液晶表示装置が普及してきている。この液晶表示装置は、その液晶パネルに入射された光の透過率を画素毎に制御することで画像を表示している。従って、この液晶パネルに光を入射させるバックライト装置が、液晶パネルの裏面側に組み込まれていることが多い。

このバックライト装置の光源は、ノート型のパーソナルコンピュータ等では１本のランプ（蛍光灯等）であることが多いのに対して、据え置き型のパーソナルコンピュータやテテレビジョン受像機等では複数本のランプ（蛍光灯等）であることが多い（特許文献１と特許文献２参照）

これらのランプの輝度は、そのランプの電流に応じて変化する。即ち、ランプの電流を制御することにより、そのランプの輝度を制御することができる。このランプの電流制御の方式として、従来、アナログ電流制御方式が広く利用されていた。アナログ電流制御方式とは、アナログ的に電流値の大小を制御する方式をいう。

このように、ランプの電流制御はそのランプの輝度制御であるともいえ、輝度の制御範囲がその制御の性能を意味する。従って、輝度の制御範囲を大きくとるために様々な工夫がなされてきている。なお、輝度を絞った方がその分省電力となるという効果が生じる。

具体的には、例えば、近年、ランプの電流制御の方式として、PWM(Pulse Width Modulation：パルス幅変調)制御方式が登場してきている（特許文献３参照）。PWM制御方式とは、電流のオン状態とオフ状態とをスイッチングにより切換え、そのオン状態とオフ状態との比率（デューティ比）を可変することにより、平均電流を制御する方式をいう。このPWM制御方式は、デューティ制御方式或いはパルス幅制御方式等と称されることもある。

即ち、アナログ電流制御方式の場合、輝度の絞込み（電流の絞込み）は、最大輝度（それに対応する電流）の約４０％程度までが限度であり、それ以下のレベルまで絞り込むと（それ以下のレベルの電流で制御すると）、輝度のチラツキが発生し、実用できる程の安定性がなくなる。

これに対して、PWM制御方式の場合、現状、最大輝度（それに対応する電流）の約８％程度まで輝度の絞込み（電流の絞込み）を行うことができる。

なお、８％とは、PWM周波数（ここでは、PWM周波数とは、PWM制御方式のパルス信号の周波数を指す。また、ここでは、このパルス信号をPWM信号と称し、また、PWM信号の周期（＝１／PWM周波数）をPWM周期と称する）を現状での実用周波数まで下げた場合における、電流の絞込みの結果を指している。即ち、輝度を下げるための方法として、電流の絞込みを単に行うだけでなく、PWM周波数を下げる方法も存在する。しかしながら、PWM周波数が１２０［Hz］以下となると、チラツキが目について実用的でなくなることから、現状、PWM周波数には、その１２０[Hz]よりも高い実用上の最低周波数（実用周波数）が存在する。従って、PWM周波数をこの実用周波数まで下げた場合における電流の絞込みの限界が約８％程度であるという意味である。
特開２００１−８５７５９号公報 特開２００２−１６４１８５号公報 特開平１１−１２６６９６号公報

しかしながら、現状、さらなる輝度の絞込みが要求されており、従来のPWM制御方式ではこの要求に応じることができないという課題があった。

なお、この課題の解決方法として、バックライト装置に複数のランプが搭載されている場合、複数のランプの全ての同時点灯をやめて、即ち、数本のランプを消灯して、輝度を下げる方法も考えられる。

しかしながら、この解決方法では次のような新たな課題が発生する。即ち、バックライト装置のランプには高電圧のランプが使用されているため、バックライト装置等には様々な保護回路が設けられている。この保護回路を働かせるために「ランプ不良（事故等）による消灯」というトリガが現状設けられていることが多い。このトリガと、この解決方法とを併用した場合、輝度を下げることを目的としてランプを意識的に消灯させたときでも、保護回路が働いてしまうことになる。そこで、このトリガを使用するためには、ランプの消灯原因を検出する検出回路等（ランプ不良のための消灯であるのか、或いは、意識的な消灯であるのかを検出する検出回路等）をバックライト装置にさらに設ける必要が生じるという新たな課題が発生する。

また、次の理由により、特許文献１乃至特許文献３の発明を単に適用しても、或いは、これらを単に組み合わせても、上述した課題を解決することは困難である。即ち、特許文献１の発明は、２つ以上の負荷（ランプ等）を接続する際の負荷変動に対して安定性を保ち、かつ、安価とし、圧電トランスから発生する強電界を減少させることを目的としている。また、特許文献２の発明は、リーク電流の低減を目的としている。さらに、特許文献３の発明は、異なる走査周波数の液晶ディスプレイに対しても表示画面上に干渉縞を生じることなく輝度調節可能とすることを目的としている。即ち、特許文献１乃至特許文献３のいずれの発明も、最小輝度を下げることを目的としておらず、最小輝度については、開示はおろか示唆もなされていないという理由である。具体的には、例えば、特許文献１や特許文献２の発明が位相制御の対象としている周波数は、PWM周波数ではなく、ランプを駆動する高周波電流の周波数である。即ち、例えば、特許文献１にもPWM制御方式により輝度調整を行うこと自体は開示されている。しかしながら、そのPWM周波数は２１０［Hz］と上述した実用周波数（１２０［Hz］）よりも高い周波数に設定されており、最小輝度を下げることは特に想定されていない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、複数本のランプから入射され、導光板から出射される光の最小輝度を従来のそれより下げることができるようにするものである。

本発明の照明装置は、複数のランプと、複数のランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板と、複数のランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動装置とを備え、ランプ駆動装置は、PWM制御方式におけるパルス信号の第２の周波数を複数のランプの全てに対して略同一にし、複数のランプのそれぞれに対するパルス信号の位相を、全ての他のランプに対するパルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するようにすることができる。

複数のランプの本数はＮ本（Ｎは、２以上の整数値）であり、ランプ駆動装置は、Ｎ本のランプのそれぞれに対するパルス信号の位相を略360度/Ｎだけ離間させて、Ｎ本のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するようにすることができる。

ランプ駆動装置は、複数のランプのそれぞれを駆動する交流電流の第１の周波数とその位相とを、複数のランプの全てに対して略同一にして、複数のランプのそれぞれを駆動するようにすることができる。

本発明の照明装置においては、複数のランプのそれぞれが、第１の周波数の交流電流で駆動され、第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式によりその平均電流が同時またはそれぞれ個別に制御され、その結果、複数のランプのそれぞれから発生する光が導光板に入射され、所定の方向に出射される。詳細には、PWM制御方式におけるパルス信号の第２の周波数が複数のランプの全てに対して略同一にされ、複数のランプのそれぞれに対するパルス信号の位相が、全ての他のランプに対するパルス信号の位相のいずれとも一致しないようにずらされて、複数のランプのそれぞれの平均電流が同時またはそれぞれ個別に制御される。

本発明の照明方法は、複数のランプと、複数のランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板とを少なくとも備える照明装置の照明方法であって、複数のランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動ステップを含み、ランプ駆動ステップは、PWM制御方式におけるパルス信号の第２の周波数を複数のランプの全てに対して略同一にし、複数のランプのそれぞれに対するパルス信号の位相を、全ての他のランプに対するパルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御することを特徴とする。

本発明の照明方法においては、複数のランプと、複数のランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板とを少なくとも備える照明装置において、複数のランプのそれぞれが、第１の周波数の交流電流で駆動され、第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式によりそれぞれの平均電流が同時またはそれぞれ個別に制御される。詳細には、PWM制御方式におけるパルス信号の第２の周波数が複数のランプの全てに対して略同一にされ、複数のランプのそれぞれに対するパルス信号の位相が、全ての他のランプに対するパルス信号の位相のいずれとも一致しないようにずらされて、複数のランプのそれぞれの平均電流が同時またはそれぞれ個別に制御される。

本発明の表示装置は、複数のランプと、複数のランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板と、導光板からの光を入射し、その光を利用して画像を表示する表示パネルと、複数のランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動装置とを備え、ランプ駆動装置は、PWM制御方式におけるパルス信号の第２の周波数を複数のランプの全てに対して略同一にし、複数のランプのそれぞれに対するパルス信号の位相を、全ての他のランプに対するパルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御することを特徴とする。

本発明の表示装置においては、複数のランプのそれぞれが、第１の周波数の交流電流で駆動され、第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式によりその平均電流が同時またはそれぞれ個別に制御され、その結果、複数のランプのそれぞれから発生する光が導光板を通じて、表示パネルに入射される。詳細には、PWM制御方式におけるパルス信号の第２の周波数が複数のランプの全てに対して略同一にされ、複数のランプのそれぞれに対するパルス信号の位相が、全ての他のランプに対するパルス信号の位相のいずれとも一致しないようにずらされて、複数のランプのそれぞれの平均電流が個別に制御される。

本発明の表示方法は、複数のランプと、複数のランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板と、導光板からの光を入射し、その光を利用して画像を表示する表示パネルとを少なくとも備える表示装置の表示方法であって、複数のランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動ステップを含み、ランプ駆動ステップは、PWM制御方式におけるパルス信号の第２の周波数を複数のランプの全てに対して略同一にし、複数のランプのそれぞれに対するパルス信号の位相を、全ての他のランプに対するパルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御することを特徴とする。

本発明の表示方法においては、複数のランプと、複数のランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板と、導光板からの光を入射し、その光を利用して画像を表示する表示パネルとを少なくとも備える表示装置において、複数のランプのそれぞれが、第１の周波数の交流電流で駆動され、第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式によりそれぞれの平均電流が同時またはそれぞれ個別に制御される。詳細には、PWM制御方式におけるパルス信号の第２の周波数が複数のランプの全てに対して略同一にされ、複数のランプのそれぞれに対するパルス信号の位相が、全ての他のランプに対するパルス信号の位相のいずれとも一致しないようにずらされて、複数のランプのそれぞれの平均電流が同時またはそれぞれ個別に制御される。

以上のごとく、本発明によれば、複数本のランプのそれぞれを駆動し、PWM制御方式を用いてそれらの複数本のランプの平均電流を同時に或いはそれぞれ個別に制御することができる。特に、それらの複数本のランプのそれぞれから入射され、導光板から出射される光の最小輝度を従来のそれより下げることができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。

本発明によれば、照明装置が提供される。この照明装置（例えば、図１のバックライト装置１）は、複数のランプ（例えば、図１と図２のランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂ）と、複数の前記ランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板（例えば、図１の導光板１１）と、複数の前記ランプのそれぞれを第１の周波数（例えば、60［kHz］等）の交流電流で駆動し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動装置（例えば、図１と図２のインバータユニット１３）とを備え、前記ランプ駆動装置は、前記PWM制御方式における前記パルス信号の前記第２の周波数を複数の前記ランプの全てに対して略同一にし（例えば、図１０や図１１に示されるように、PWM制御信号ＡとPWM制御信号ＢのいずれのPWM周波数も１００［［Hz］］とされている）、複数の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を、全ての他のランプに対する前記パルス信号の位相のいずれとも一致させずに（図１０や図１１のPWM制御信号ＡとPWM制御信号Ｂに示されるようにそれぞれずらし）、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御することを特徴とする。

この照明装置においては、複数の前記ランプの本数はＮ本（Ｎは、２以上の整数値であるが、例えば、図１と図２に示されるようにＮ＝２の場合）であり、前記ランプ駆動装置は、Ｎ本の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を略360度/Ｎだけ離間させて（即ち、いまの場合、360度/2(=N)＝１８０度であり、図１０や図１１に示されるように、PWM制御信号Ｂのパルス信号の位相は、PWM制御信号Ａに対して１８０度（１０Ｔが３６０度とされており、５Ｔが１８０度となる）だけずらして）、Ｎ本の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御することができる。

本発明によれば、照明方法が提供される。この照明方法は、複数のランプと、複数の前記ランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板とを少なくとも備える照明装置（例えば、図１のバックライト装置１）の照明方法であって、複数の前記ランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動ステップ（例えば、図１や図２のインバータユニット１３が実行するステップ）を含み、前記ランプ駆動ステップは、前記PWM制御方式における前記パルス信号の前記第２の周波数を複数の前記ランプの全てに対して略同一にし、複数の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を、全ての他のランプに対する前記パルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する（例えば、図１０や図１１に示されるように制御する）。

本発明によれば、表示装置が提供される。この表示装置（例えば、図１のバックライト装置１とLCD２とを少なくとも含む液晶表示装置）は、複数のランプ（例えば、図１と図２のランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂ）と、複数の前記ランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板（例えば、図１の導光板１１）と、前記導光板からの光を入射し、その光を利用して画像を表示する表示パネル（例えば、図１と図２の表示パネル）と、複数の前記ランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動装置（例えば、図１と図２のインバータユニット１３）とを備え、前記ランプ駆動装置は、前記PWM制御方式における前記パルス信号の前記第２の周波数を複数の前記ランプの全てに対して略同一にし、複数の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を、全ての他のランプに対する前記パルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御することを特徴とする。

本発明によれば、表示方法が提供される。この表示方法は、複数のランプ（例えば、図１と図２のランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂ）と、複数の前記ランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板（例えば、図１の導光板１１）と、前記導光板からの光を入射し、その光を利用して画像を表示する表示パネル（例えば、図１と図２の表示パネル）とを少なくとも備える表示装置（例えば、図１のバックライト装置１とLCD２とを少なくとも含む液晶表示装置）の表示方法であって、複数の前記ランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動ステップ（例えば、図１や図２のインバータユニット１３が実行するステップ）を含み、前記ランプ駆動ステップは、前記PWM制御方式における前記パルス信号の前記第２の周波数を複数の前記ランプの全てに対して略同一にし、複数の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を、全ての他のランプに対する前記パルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御することを特徴とする。

以下、図面を参照して、本発明の照明装置としての、液晶表示装置用のバックライト装置、および、本発明の表示装置としての液晶表示装置について説明する。

図１は、本実施の形態のバックライト装置、およびそれを搭載した本実施の形態の液晶表示装置の構成例を示す断面図である。

図１に示されるように、本実施の形態の液晶表示装置には、バックライト装置１とLCD(Liquid Crystal Display)２（なお、LCDとは、一般的に液晶表示装置全体等を指すこともあるが、ここでは、特に液晶パネルを指す）が設けられている。

バックライト装置１には、導光板１１、２本のランプ１２−Ａおよびランプ１２−Ｂ、並びに、インバータユニット１３が設けられている。

導光板１１は、LCD２の裏面（LCD２の表示面が表面とされる）側に配置され、２本のランプ１２−Ａおよびランプ１２−Ｂからの光を入射し、LCD２に向けて（所定の方向）出射する。

なお、導光板１１の表面（LCD２の裏面と対向する面）とLCD２の裏面との間には、拡散シートやプリズムシート等が配置されることもある。また、導光板１１の裏面側には、反射シート等が配置されることもある。

２本のランプ１２−Ａおよびランプ１２−Ｂは、例えば、蛍光灯等で構成され、図１の例では、導光板１１の表面と垂直な４つの面のうちの所定の面（図１の例では、図中右側の面１１−１）側に、その面１１−１と略平行に（面１１−１に沿って）配置されている。

なお、２本のランプ１２−Ａおよびランプ１２−Ｂの配置位置は、ランプ１２−Ａからの光とランプ１２−Ｂからの光とが、導光板１１からLCD２の方向に出射される場所であれば何れの場所でもよい。例えば、図示はしないが、導光板１１の面１１−１側に、その面１１−１と略平行に（面１１−１に沿って）ランプ１２−Ａを配置させ、その面１１−１と対向する面１１−２側に、その面１１−２と略平行に（面１１−２に沿って）ランプ１２−Ｂを配置させてもよい。

インバータユニット１３は２つの出力を有しており、これらの２つの出力のうちの、第１の出力がランプ１２−Ａに接続され、また、第２の出力がランプ１２−Ｂに接続されている。即ち、インバータユニット１３は、ランプ１２−Ａおよびランプ１２−Ｂのそれぞれを駆動することができる。詳細には、インバータユニット１３は、ランプ１２−Ａおよびランプ１２−Ｂのそれぞれに対して高周波（例えば、６０［kHz］）の電圧を印加することで、ランプ１２−Ａおよびランプ１２−Ｂのそれぞれを発光させる。

なお、このとき、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとのそれぞれには、１０００Ｖ程度の高圧の高周波電圧が印加されることになる。従って、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとが、図１に示されるように近距離に配置される場合、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂに印加される高周波電圧の周波数が異なっていたり、或いは、その周波数が同一であっても位相が異なっていると、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとの間に高電圧が発生し（１８０度位相がずれていたりすると、最大２０００Ｖ程度の高電圧が発生し）、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとの間に電流が流れてしまうといった安全上の問題が発生してしまう。

そこで、この問題の発生を回避するために、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとのそれぞれに印加される高周波の電圧の周波数と位相とのいずれも一致させることが望ましい。従って、インバータユニット１３は、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂのそれぞれを駆動する高周波電流の周波数とその位相とのいずれも略同一にして、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂのそれぞれを駆動するとよい。このことは、ランプが３本以上の場合においても同様とされる。

ところで、インバータユニット１３は、ランプ１２−Ａおよびランプ１２−Ｂのそれぞれの電流を、上述したPWM(Pulse Width Modulation：パルス幅変調)制御方式で制御する。

即ち、図２に示されるように、インバータユニット１３には、PWM信号Ａをランプ駆動部２２−Ａに入力させるとともに、PWM信号Ｂをランプ駆動部２２−Ｂに入力させるPWM信号出力部２１が設けられている。なお、上述したように、PWM信号とは、パルスの幅が可変されるパルス信号であって、ここでは、このパルスの幅によりランプの平均電流のレベルを指令するパルス信号である。

インバータユニット１３にはまた、ランプ１２−Ａを駆動し、PWM信号出力部２１からのPWM信号Ａを利用するPWM制御方式によりランプ１２−Ａの平均電流を制御するランプ駆動部２２−Ａ、および、ランプ１２−Ｂを駆動し、PWM信号出力部２１からのPWM信号Ｂを利用するPWM制御方式によりランプ１２−Ｂの平均電流を制御するランプ駆動部２２−Ｂが設けられている。

ここで注目すべき点は、本実施の形態のインバータユニット１３は、複数のランプ（図１の例では、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂ）のそれぞれのパルス電流の位相を、全ての他のランプのパルス電流の位相のいずれとも一致しないようにずらして制御する点である。

なお、パルス電流とは、ここでは次のような電流をいう。即ち、ランプの電流を、高周波電流の周波数の単位（例えば、６０［kHz］の単位）ではなくPWM周波数程度の単位（例えば、数１００［Hz］程度の単位）でマクロ的に見た場合、PWM信号のパルスと同期したパルス状の電流がランプに流れているように見える（後述する図６等参照）。このようなパルス状の電流を、ここではパルス電流という。

換言すると、注目すべき点は、従来のインバータユニットにおいては、後述する図３に示されるようなPWM信号出力部３１が適用されていたのに対して、本実施の形態のインバータユニット１３においては、後述する図１２に示されるようなPWM信号出力部２１が適用されている点である。

即ち、この本実施の形態のPWM信号出力部２１は、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２より出射される光）の最小輝度を従来のそれよりも下げるために、本願出願人により発明されたものである。或いは、本願出願人は、図３のPWM信号出力部３１の代わりに、このPWM信号出力部２１を搭載する図２のインバータユニット１３を発明したともいえる。さらには、本願出願人は、このインバータユニット１３を搭載する図１のバックライト装置１や、そのバックライト装置１と図１のLCD２とを一構成要素とする液晶表示装置を発明したともいえる。

ここで、図１２のPWM信号出力部２１の詳細な説明を行う前に、本願出願人がこのPWM信号出力部２１を発明するに至った背景について説明する。即ち、以下、はじめに、図３乃至図９を参照して、図３の従来のPWM信号出力部３１を搭載した従来のインバータユニットの制御（従来のPWM制御方式の制御）の概略、および、上述した従来の課題（従来のPWM信号出力部３１を搭載した従来のインバータユニットが有する課題）の発生原因について説明する。次に、図１０と図１１とを参照して、従来の課題を解決する（最小輝度を従来のそれよりも下げる）ことが可能なPWM制御方式を利用した照明手法、即ち、本実施の形態の照明手法について説明する。

なお、ここでは、従来のインバータユニットとは、本実施の形態のインバータユニット１３（図２）に対して、本実施の形態のPWM信号出力部２１（図１２）の代わりに、図３の従来のPWM信号出力部３１が搭載されたインバータユニットを指すとする。

はじめに、図３を参照して、従来のPWM信号出力部３１の構成について説明する。

図３に示されるように、従来のPWM信号出力部３１には、所定のPWM周波数のPWM信号を発生し、ランプ駆動部２２−Ａとランプ駆動部２２−Ｂに分配するPWM発振回路４１が設けられていた。

このように、従来においては、図４に示されるように、ランプ駆動部２２−Ａに入力されるPWM信号Ａと、ランプ駆動部２２−Ｂに入力されるPWM信号Ｂとはいずれも、同一のPWM周波数であり同一の位相であるパルス信号とされていた。

即ち、この図４には、図中上から順に、従来のPWM信号出力部３１からランプ駆動部２２−Ａに入力されたPWM信号Ａ、従来のPWM信号出力部３１からランプ駆動部２２−Ｂに入力されたPWM信号Ｂ、および、これらのPWM信号ＡまたはPWM信号Ｂを利用するPWM制御方式により制御されたランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂから発せられた光の光量の総和のそれぞれのタイミングチャートが示されている。

なお、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂから発せられた光の光量の総和は、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２から出射される光）の輝度に相当するので、図中一番下の光量のタイミングチャートは、輝度のタイミングチャートとみなすこともできる。また、図４においては、光量の波形はパルス状に描画されているが、後述するように、実際の光量の波形はこのような綺麗なパルス状とならない場合もある。

これらのタイミングチャートの下方には、１／１０００［ｓ］を単位時間Ｔとする時間軸が示されている。即ち、時刻t0乃至時刻t10とは、所定の基準時刻を時刻t0とし、その時刻t0から単位時間Ｔずつ経過した時刻のそれぞれを示す。

なお、以上の前提事項（タイミングチャートの並び順や、時間の表示方法等）については、後述するその他のタイミングチャート、即ち、後述する図５、図９、図１０、および図１１においても全く同様とされる。

図４のPWM信号ＡとPWM信号Ｂとのタイミングチャートによると、PWM信号ＡとPWM信号Ｂとのいずれにおいても、PWM周波数は２００［Hz］（＝１／５Ｔ）とされ、また、パルスの位相も同一とされている（即ち、同期している）。

このようなPWM信号ＡとPWM信号Ｂのそれぞれは、上述したように、ランプ駆動部２２−Ａとランプ駆動部２２−Ｂのそれぞれに入力される。

すると、ランプ駆動部２２−Ａは、入力されたPWM信号Ａのうちの、パルス幅ｄ（なお、このdについては後述する）のパルスが存在する第１の時間帯において、ランプ１２−Ａを駆動し、それ以外の第２の時間帯（パルスが存在しない時間帯）においては、ランプ１２−Ａの駆動を禁止する。即ち、第１の時間帯においては、ランプ１２−Ａに高周波電圧が印加されて高周波電流が流れるが、第２の時間帯においては、ランプ１２−Ａにこの高周波電圧が印加されなくなるので高周波電流が流れなくなる。従って、ランプ１２−Ａには、PWM信号Ａと同期したパルス電流が流れることになる。その結果、ランプ１２−Ａは、第１の時間帯においては発光し（点灯し）、第２の時間帯においては発光を停止する（消灯する）ことになる。即ち、ランプ１２−Ａの点灯と消灯とが、PWM信号Ａに同期して繰り返される。

同様に、ランプ駆動部２２−Ｂは、入力されたPWM信号Ｂのうちの、パルス幅ｄのパルスが存在する第３の時間帯において、ランプ１２−Ｂを駆動し、それ以外の第４の時間帯（パルスが存在しない時間帯）においては、ランプ１２−Ｂの駆動を禁止する。即ち、第３の時間帯においては、ランプ１２−Ｂに高周波電圧が印加されて高周波電流が流れるが、第４の時間帯においては、ランプ１２−Ｂにこの高周波電圧が印加されなくなるので高周波電流が流れなくなる。従って、ランプ１２−Ｂには、PWM信号Ｂと同期したパルス電流が流れることになる。その結果、ランプ１２−Ｂは、第３の時間帯においては発光し（点灯し）、第４の時間帯においては発光を停止する（消灯する）ことになる。即ち、ランプ１２−Ｂの点灯と消灯とが、PWM信号Ｂに同期して繰り返される。

従来においては、図４に示されるように、PWM信号ＡとPWM信号Ｂとは同期したパルス信号とされているので、第１の時間帯と第３の時間帯とは一致し、また、第２の時間帯と第４の時間帯とは一致する。即ち、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂの点灯と消灯のタイミングは同期する。従って、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂのそれぞれから発せられる光の光量の総和は、光量のタイミングチャートに示されるように推移する。

なお、ここでは、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂのそれぞれが瞬間的に発する光の光量は１［光量］とされている。即ち、導光板１１から出射される瞬間的な光量は、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとが共に点灯している時間帯においては２［光量］となり、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとのうちのいずれか一方が点灯している時間帯においては１［光量］となり、また、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとが共に消灯している時間帯においては０［光量］となる。ただし、従来においては、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとのうちのいずれか一方が点灯している時間帯は存在しないので、導光板１１から出射される瞬間的な光量は、PWM信号ＡとPWM信号Ｂと同期して、２［光量］か０［光量］のうちのいずれかとなる。即ち、導光板１１から出射される瞬間的な光量は、パルスが存在する時間帯（第１の時間帯と第３の時間帯）においては２［光量］となり、パルスが存在しない時間帯（第２の時間帯と第４の時間帯）においては０［光量］となる。

ところで、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２から出射される光）の単位時間当たりの平均輝度は、その単位時間当たりに導光板１１から出射された光の光量の積分値（総和）に相当する。例えば、この単位時間が１０Ｔ（＝１／１００［ｓ］）とされた場合、導光板１１から出射される光の平均輝度は、２［光量］と、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとの単位時間１０Ｔ当たりの点灯時間との積（図４の光量のタイミングチャートにおける斜線の領域の積分値）で表される。

即ち、この単位時間１０Ｔ当たりの点灯時間は、結局、PWM信号ＡとPWM信号Ｂとの単位時間１０Ｔ当たりのパルスの存在数と、１つのパルスの存在時間との積に略一致する。

具体的には、例えば、図４の例では、単位時間１０Ｔは、PWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周期（＝５Ｔ）の２倍であることから、単位時間１０Ｔ当たり２つのパルスが存在することになる。従って、単位時間１０Ｔ当たりの点灯時間は、１つのパルスの存続時間の２倍の時間となる。また、図４の例では、パルスの幅ｄがPWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周期の７０％とされていることから、１つのパルスの存続時間は「５Ｔ×７０（＝ｄ）／１００」で表される。従って、図４の例では、単位時間１０Ｔ当たりの点灯時間は、その２倍、即ち、７Ｔ（＝２×（５Ｔ×７０／１００））で表される。

なお、このように、PWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周期に対する割合［％］で表されたパルスの幅ｄは、一般的にはデューティ比ｄと称されている。即ち、デューティ比ｄとは、ランプのパルス電流（或いは、ランプに印加されるパルス電圧）のオン状態の時間帯と、オフ状態の時間帯との比率であるということもできる。従って、以下、パルス幅ｄ［％］をデューティ比ｄ［％］と称して説明する。

以上のことから、図４の例では、導光板１１から出射される光の単位時間当たりの平均輝度は１４Ｔ（＝２×７Ｔ）［光量］となる。

このように、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２から出射される光）の平均輝度は、結局のところデューティ比ｄに略比例する。従って、デューティ比ｄを下げることで、平均輝度も下げることが可能となる。即ち、デューティ比ｄ＝１００［％］（全時間帯点灯）とされた場合の単位時間１０Ｔにおける平均輝度をＳmaxとすれば（即ち、Smaxは最高輝度を示すことから、以下、単に、最高輝度Smaxと記述する。いまの場合、最高輝度Ｓmax＝２０Ｔ［光量］となる）、デューティ比ｄ［％］とされた場合の単位時間１０Ｔにおける平均輝度Ｓ（以下、単に輝度Ｓと記述する）は、Ｓ＝Smax×ｄ／１００で表される。

具体的には、例えば、輝度Ｓを最高輝度Smaxの２０［％］に調整したい場合、即ち、輝度Ｓ＝４Ｔ（＝２０Ｔ×２０／１００）［光量］としたい場合、デューティ比ｄ＝２０［％］とすればよい。この場合のタイミングチャートが図５に示されている。また、この場合のランプ駆動部２２−Ａに入力された実際のPWM信号Ａ（ランプ駆動入力）と、ランプ駆動部２２−Ａの実際の出力（ランプ駆動出力）との測定結果（オシロスコープで測定した結果）が図６に示されている。

図６のランプ駆動出力に示されるように、ランプ駆動部２２−Ａは、PWM制御方式を利用してランプ１２−Ａのランプ電流（パルス電流）を制御する場合、パルス電流のパルスの立ち上がりのとき（ランプ駆動入力のパルスの立ち上がりのとき）、または、パルス電流のパルスの立下りのとき（ランプ駆動入力のパルスの立下りのとき）、パルス電流の立ち上がりまたは立下りがある程度のスロープを持つ（制御応答が一定の時定数で遅れを持つ）ように制御している。これは、パルス電流を急峻に変化させると（制御応答をあまりに上げると）、発振やリンギング等の問題が発生してしまうからである。

このため、輝度をさらに下げようとして、デューティ比ｄ［％］をさらに小さくすると、パルス電流のパルスの幅が狭くなりすぎて（即ち、パルス電流のオン状態の期間が短くなりすぎて）、電流が不安定になってしまう。このような電流が不安定となってしまう様子が、図７と図８のそれぞれに示されている。即ち、図７と図８とは、図６に示されるデューティ比ｄ＝２０％におけるオシロスコープの測定結果に対応する図であって、図７はデューティ比ｄ＝１０％における測定結果を表しており、図８はデューティ比ｄ＝９％における測定結果を表している。また、図示はされていないが、デューティ比ｄ＝９％よりも下げたところ、ランプ１２−Ａは消灯してしまった。

以上のことを要約すると、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２から出射される光）の平均輝度は、結局のところデューティ比ｄ［％］に略比例する。従って、その平均輝度を下げるためには、デューティ比ｄ［％］を下げればよい。ところが、デューティ比d［％］を下げすぎると（PWM周波数が２００［Hz］の場合、９［％］程度にすると）、即ち、ランプのパルス電流のパルスの幅を狭めすぎると、電流が不安定となり、最終的には消灯してしまう。従って、所定のPWM周波数におけるデューティ比ｄの最小値［％］が存在し（例えば、PWM周波数が２００［Hz］の場合、９［％］程度が最小値となる）、その最小値までが輝度の調整範囲となる。

しかしながら、電流が不安定となる原因は、デューティ比ｄ［％］そのものではなく、ランプのパルス電流のパルスの幅［ms］（パルス電流のオン状態の期間であって、PWM信号のパルスの幅に相当する）に起因する。

従って、正確には、このパルスの幅［ms］に限界値(最狭値)[ms]が存在し（例えば、いまの場合、図６乃至図８によると、0.5［ms］程度が限界値である）、その結果として、その限界値［ms］の幅を有するパルスのデューティ比ｄ［％］、即ち、その限界値［ms］のその時点のPWM周期［ms］に対する割合が、デューティ比の最小値［%］となる。即ち、パルスの幅［ms］は絶対値である。一方、デューティ比ｄ［％］は、対象とするパルスの幅［ms］のPWM周期［ms］に対する割合［％］（相対値）である。従って、パルスの幅［ms］が同一のパルスであっても、例えば、PWM周波数が１／２倍に下げられると（即ち、PWM周期［ms］が２倍に上げられると）、デューティ比ｄ［％］も１／２倍となる。

換言すると、限界値［ms］の幅を有するパルスのデューティ比d［％］（即ち、デューティ比ｄの最小値［％］）はPWM周波数に依存し、PWM周波数を下げることで（PWM周期［ms］を上げることで）、デューティ比dの最小値［%］を下げることができる。このことは、PWM周波数を下げることで（PWM周期［ms］を上げることで）、最小輝度を下げることができることを意味している。

そこで、例えば、図９に示されるように、PWM信号ＡとPWM信号Ｂとのパルスの幅[ms]を図５の場合と同一の１［ms］（＝Ｔ）に保ったまま、PWM周波数を図５の２００［Hz］の１／２倍の１００［Hz］まで下げると、即ち、PWM周期を図５の５Ｔ（＝５[ms]）の２倍の１０Ｔ（＝１０[ms]）まで上げると、デューティ比ｄ［%］を図５の２０[％]の１／２倍の１０［％］まで下げることができる。

従って、この場合、輝度Ｓ（導光板１１から出射される光の単位時間１０Ｔ当たりの平均輝度Ｓ）も、最大輝度Smaxの２０［％］からその１／２倍の１０［％］まで下げることができる。

即ち、図５と図９とのそれぞれの光量のタイミングチャートを比較するに、単位時間１０Ｔ当たりのパルス数は、図５の場合では２個であるのに対して、図９の場合ではその半分の１個となっている。換言すると、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂの点灯時間が、図５の場合では２Ｔとされていたのに対して、図９の場合ではその半分のＴとなっている。従って、上述したように、輝度Ｓは、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂの点灯時間に比例するので、図９の場合におけるその輝度Ｓは、図５の場合におけるそれと比較して１／２倍となる。即ち、図５の場合における輝度Ｓは最高輝度Smaxの２０％（即ち、Ｓ＝４Ｔ［光量］）であったのに対して、図９の場合における平均輝度Ｓは最高輝度Smaxの１０％（即ち、Ｓ＝２Ｔ［光量］）となる。

このように、PWM信号ＡとPWM信号Ｂのパルスの幅［ms］を一定に保ったまま、PWM周波数を下げることで、デューティ比d［％］を下げることができ、その結果、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２から出射される光）の平均輝度も下げることができる。

ところが、このようにPWM周波数を低くしていくと（例えば、150［Hz］以下にすると）、次のような問題が発生してしまう。即ち、バックライト装置１より出射される光を利用して画像を表示するLCD２は、動画像を表示している（所定の時間間隔毎に１枚のフレームを順次表示している）ことが多い。この時間間隔に対応する周波数は、一般的にフレーム周波数と称されているが、PWM周波数が低くなると、この動画像のフレーム周波数（例えば、60［Hz］）に近くなるか、或いは、フレーム周波数の２倍の周波数（例えば 120［Hz］）に近くなってしまう。すると、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２から出射される光）の発光状態と非発光状態との切換えタイミング（即ち、PWM信号ＡとPWM信号Ｂのパルスのオン状態とオフ状態との切換えタイミング）と、フレーム周波数（またはその２倍の周波数）によるフレームの切換えタイミングとが干渉して、LCD２の動画像の表示がふらついてしまうといった問題が発生してしまう。

なお、このフレーム周波数との干渉問題において、フレーム周波数の基本周波数（例えば 60Hz）との干渉が最も大きく、その２倍の周波数との干渉はそれより小さい。勿論、そのk（kは、３以上の整数値）倍の周波数との干渉もあるが、nが大きくなるほど、エネルギーは小さくなっていくので、その干渉の度合い（画像のふらつき）も小さくなり、実用上特に問題とならない。

また、PWM周波数が６０［Hz］程度以下となると、人間の目にも、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２から出射される光）の発光状態と非発光状態との区別がついてしまうという問題も発生してしまう。

従って、これらの問題を回避するために、PWM周波数にも実用上の最低周波数（上述した実用周波数）が存在することになる。従来の図３のPWM信号出力部３１を搭載する従来のインバータユニットにおいては、上述した２００［Hz］程度がPWM周波数の最低周波数となる。従って、PWM周波数が最低周波数である２００［Hz］の場合、上述したように、デューティ比ｄ＝９％程度が限界であり、その結果、従来のPWM信号出力部３１を搭載する従来のインバータユニットにおいては、最大輝度の９％程度までが輝度の調整範囲の限界となる（正確には、PWM周波数の最低周波数は２００［Hz］より若干低く、このため、上述したように、９％よりも若干低い８％程度までが限界となる）。

しかしながら、上述した動画像のフレーム周波数と干渉を起こす周波数（干渉問題の対象となる周波数）は、正確には、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数ではなく、導光板１１から出射される光の周波数（発光タイミングと非発光タイミングとの繰返し周期に対応する周波数）である。即ち、上述した問題を回避するために最低周波数を設ける必要がある周波数とは、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数ではなく、導光板１１から出射される光の周波数である。

ただし、従来においては、PWM信号ＡとPWM信号Ｂとが同期していたため（PWM周波数と位相とが同一であったため）、ランプ１２−Ａの点灯と消灯の切替タイミング、ランプ１２−Ｂの点灯と消灯の切替タイミング、および、導光板１１から出射される光の発光状態と非発光状態の切替タイミングのいずれもが同期していた。このことは、導光板１１から出射される光の周波数は、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数と常に一致することを意味している。従って、従来においては、導光板１１から出射される光の最低周波数はそのまま、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数の最低周波数になってしまう。即ち、従来においては、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数を、導光板１１から出射される光の最低周波数（動画像のフレーム周波数やその２倍の周波数以上の周波数）より下げられなかった。このことが、従来の課題の発生原因、即ち、最小輝度を最大輝度の８［％］より下げられない原因の一つとなっていた。

そこで、本願出願人は、この従来の課題を解決すべく、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数の位相をずらすという照明手法を発明した。この照明手法により、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数を、導光板１１から出射される光の最低周波数より下げることが可能となる。換言すると、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数を、導光板１１から出射される光の最低周波数より下げた状態で、導光板１１から出射される実際の光の周波数を、その最低周波数以上に確保することが可能となる。その結果、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２から出射される光）の最小輝度を従来のそれより下げることが可能になる。即ち、従来の課題を解決することが可能となる。

以下、本願出願人が発明したこの照明手法の詳細について説明する。

即ち、上述したように、導光板１１から出射される光の単位時間（例えば、１０Ｔ）当たりの平均輝度は、その単位時間当たりに導光板１１から出射された光の光量の積分値（総和）に相当する。また、ここでは、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂの瞬間的な光量はいずれも１［光量］とされている。即ち、ランプ１２−Ａの光量の積分値（１［光量］×単位時間当たりのランプ１２−Ａの点灯時間）と、ランプ１２−Ｂの光量の積分値（１［光量］×単位時間当たりのランプ１２−Ｂの点灯時間）との総和が、導光板１１から出射される光の単位時間当たりの平均輝度に相当する。

そこで、デューティ比ｄ［％］とPWM周波数とを確保したまま（変更させずに）、ランプ１２−ＡのPWM信号Ａとランプ１２−ＢのPWM信号Ｂとの相互の位相をずらす（一致させない）という本照明手法を適用することで、単位時間当たりのランプ１２−Ａの点灯時間と、単位時間当たりのランプ１２−Ｂの点灯時間とを確保したまま、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂの点灯タイミングと消灯タイミングをずらすことができ、その結果、導光板１１から出射される光の単位時間当たりの平均輝度を確保したまま（上げることなく）、その光の周波数だけをPWM周波数の略２倍に上げることができる。

換言すると、導光板１１から出射される光の周波数を最低周波数以上に確保したまま、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数をその最低周波数よりも低くすることができ、その結果、導光板１１から出射される光（即ち、LCD２から出射される光）の最小輝度を、従来のそれよりも下げることが可能となる。即ち、従来の課題を解決することが可能になる。

具体的には、例えば、図１０のタイミングチャートに示されるように、PWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周波数を図９のときと同一の１００［Hz］に確保したまま（PWM周期を１０Ｔとしたまま）、PWM信号ＡとPWM信号Ｂとの位相を例えば１８０度（＝５Ｔ）ずらすことで、導光板１１から発する光の周波数（光量のタイミングチャートにおけるパルスの発生周期に対応する周波数）を２００［Hz］まで上げる（即ち、パルスの発生周期を５Ｔに下げる）ことができる。

即ち、従来のPWM制御方式を示す図９と、本実施の形態のPWM制御方式（本照明手法）を示す図１０とを比較するに、本照明手法を適用することで、PWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周波数を１００［Hz］に確保したまま、導光板１１から発する光の周波数を、従来の１００［Hz］（即ち、動画像のフレーム周波数（例えば、６０［Hz］）やその２倍の周波数（１２０［Hz］）との干渉を回避するための最低周波数より低い周波数）の２倍の周波数（即ち、その最低周波数以上）に上げることができることがわかる。一方、本照明手法を適用することで、導光板１１から発する光の単位時間１０Ｔ当たりの平均輝度を、２Ｔ［光量］（図９と図１０の光量のタイミングチャートのそれぞれにおける、斜線の領域の積分値）のまま確保する（上げない）ことができることがわかる。

詳細には、例えば、いま、導光板１１から発する光の周波数の最低周波数が２００［Hz］に設定されているとする。

この場合、従来においては、上述した図５に示されるように、PWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周波数の最低周波数も２００［Hz］に設定しないといけない。このため、例えば、PWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周波数がこの最低周波数である２００［Hz］に設定された場合であって、パルスの幅がＴ（＝1[ms]）であるときのデューティ比ｄは２０［％］となる。即ち、いまの場合、従来においては、パルスの幅がＴ（＝1[ms]）であるときのデューティ比ｄを２０［％］までしか下げることができない。従って、いまの場合、従来においては、パルスの幅がＴであるときの輝度Ｓ（導光板１１から出射される単位時間１０Ｔあたりの光の平均輝度Ｓ）は、最大輝度Smax（＝２０Ｔ［光量］）の２０[％]である４Ｔ［光量］が最小値となる。

これに対して、本実施の形態においては、いまの場合、上述した図１０に示されるように、PWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周波数の最低周波数を、２００［Hz］の半分の１００［Hz］まで下げることができる。このため、例えば、PWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周波数がこの最低周波数である１００［Hz］に設定された場合であって、パルスの幅がＴであるときのデューティ比ｄは１０［％］となる。即ち、いまの場合、本実施の形態においては、パルスの幅がＴ（＝1[ms]）であるときのデューティ比ｄを、２０［％］の半分の１０［％］まで下げることが可能となる。従って、いまの場合、本実施の形態においては、パルスの幅がＴであるときの輝度Ｓも、最大輝度Smax（＝２０Ｔ［光量］）の１０［％］である２Ｔ［光量］（即ち、従来の４Ｔ［光量］の半分）まで下げることが可能となる。

以上のことから、本照明手法（本実施の形態のPWM制御方式）を適用することで、実際の最小輝度（即ち、パルスの幅が上述した制限値[ms]であるときの最小輝度）も、従来の８［％］程度の半分、即ち、４［％］程度まで下げることが可能となる。

なお、本照明手法を適用して輝度を上げたい場合、例えば、図４と同様に最大輝度Smax（＝２０Ｔ［光量］）の７０［％］である１４Ｔ［光量］としたい場合、図１１に示されるように、PWM信号ＡとPWM信号ＢとのPWM周波数を１００［Hz］としたまま、デューティ比ｄを７０［％］に単に上げればよい。これにより、図１１の光量のタイミングチャートにおける斜線の領域の積分値を演算すればわかるように、輝度Ｓは目的の１４Ｔ［光量］となる。

以上の内容が、本願出願人が発明したPWM制御方式を利用する照明手法である。ただし、この本照明手法は、上述したような、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂといった２本のランプに限定されず、それ以上（複数）のランプに対しても同様に適用できる手法である。

詳細には、本照明手法について、上述した具体的な表現から一般的な表現に直すと次の通りとなる。

即ち、本照明手法は、複数のランプと、複数のランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板とを少なくとも備えるランプ装置に対して、複数のランプのそれぞれを、例えば、60［kHz］程度の高周波電流で駆動し、その高周波電流の周波数よりも低いPWM周波数のPWM信号を利用するPWM制御方式により、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する手法である。詳細には、本照明手法は、PWM周波数を複数のランプの全てに対して略同一にし、複数のランプのそれぞれに対するPWM位相を、全ての他のランプに対するPWM位相のいずれとも一致させずに（ずらして）、複数のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する手法である。

例えば、本照明手法によれば、Ｎ本（Ｎは、２以上の整数値）のランプが搭載されたバックライト装置に対して、Ｎ本のランプのそれぞれに対するPWM信号の位相を略360度/Ｎだけ離間させて、Ｎ本のランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御することができる。具体的には、例えば、上述した図１０や図１１の例では、Ｎ＝２とされていたため（２本のランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとされていたため）、ランプ１２−Ｂに対するPWM信号Ｂの位相は、ランプ１２−Ａに対するPWM信号Ａの位相に対して１８０度（＝360度／２）だけずらされている。

ただし、本照明手法は、上述したように、各PWM信号のそれぞれの位相をずらして、導光板１１からの光の輝度を低く保ったまま、その周波数（導光板１１における、発光状態と非発光状態との繰返し周期に対応する周波数）を、最低周波数（動画像のフレーム周波数との干渉問題等から回避させる周波数）まで上げることを目的としている。即ち、本照明手法は、各PWM信号のそれぞれの位相をずらすことで、導光板１１からの光の周波数を所定の最低周波数以上に保ったまま、PWM周波数をその最低周波数よりも下げ、その結果、導光板から出射される光の最小輝度を従来よりも低くすることを目的としている。従って、この目的を達することが可能な限り、360度/Ｎの位相差とする必要は特になく、任意の位相差とすることができる。

このような本照明手法を適用する照明装置の一実施形態が、上述したバックライト装置１（図１）であり、本照明手法を適用する表示装置の一実施形態が、このバックライト装置１とLCD２とを少なくとも含む液晶表示装置である。即ち、液晶表示装置に着目した場合、本照明手法は表示手法であるともいえる。換言すると、本照明手法（または本表示手法）を適用するために、バックライト装置１のインバータユニット１３（図２）には、図１２に示されるようなPWM信号出力部２１が搭載されている。即ち、図１２は、本実施の形態が適用されるPWM信号出力部２１の詳細な構成例を示している。

図１２に示されるように、PWM信号出力部２１には、従来のPWM信号出力部３１と同様の機能と構成を有するPWM発振回路４１の他にさらに、そのPWM発振回路４１から出力されたPWM信号の位相を１８０度だけずらして出力する１８０度位相回路５１が設けられている。

即ち、本実施の形態のPWM信号出力部２１においては、PWM発振回路４１が発振したパルス信号は、PWM信号Ａとしてランプ駆動部２２−Ａ（図２）に出力されるとともに、１８０度位相回路５１により１８０度だけ位相がずらされて、PWM信号Ｂとしてランプ駆動部２２−Ｂ（図２）に出力される。

このようにして、PWM信号出力部２１は、上述した図１０や図１１に示されるような、PWM信号ＡとPWM信号Ｂとを出力する。

なお、図１２のPWM信号出力部２１は、２本のライト１２−Ａとライト１２−Ｂのそれぞれに対する、２つのPWM信号ＡとPWM信号Ｂとのそれぞれを出力する構成とされているが、上述したように、ランプの本数は２本に限定されず、Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数値）本でよい。ただし、この場合、PWM信号出力部２１は、Ｎ本のライトのそれぞれに対する、Ｎ個のPWM信号のそれぞれを出力する必要がある。従って、この場合、PWM信号出力部２１には、１８０度位相回路５１の代わりに、例えば、PWM発振回路４１から出力されたPWM信号の位相のそれぞれを所定の間隔（例えば、３６０度／Ｎの間隔）ずつずらした、N-1個のPWM信号を出力する回路が設けられることになる。

図１３は、このようなPWM信号出力部２１を搭載するインバータユニット１３（図１と図２）の詳細な構成例を示している。

図１３のインバータユニット１３において、ランプ駆動部２２−Ａには、制御回路６１−Ａ、トランス６２−Ａ、検出抵抗６３−Ａ、および、帰還回路６４−Ａが設けられている。

制御回路６１−Ａは、入力電源７１から印加された直流電圧を、高周波の交流電圧に変換してトランス６２−Ａの図示せぬ１次側に印加する。このとき、PWM信号出力部２１からは上述したPWM信号Ａが入力されるとともに、帰還回路６４−Ａからはランプ１２−Ａの実電流（パルス電流）に対応する信号が入力されるので、制御回路６１−Ａは、PWM信号Ａ（ランプ１２−Ａのパルス電流の指令値に相当）と、帰還回路６４−Ａから入力された信号（ランプ１２−Ａのパルス電流の実績値に相当）との差分（誤差）に基づいて、PWM信号Ａと略同期したパルス電流をランプ１２−Ａに流すように、トランス６２−Ａに出力するパルス電圧を制御する。即ち、制御回路６１−Ａは、フィードバック制御を利用して、ランプ１２−Ａのパルス電流を制御する。

トランス６２−Ａは、制御回路６１−Ａによりその１次側に印加された高周波の交流電圧を昇圧し、図示せぬその２次側よりランプ１２−Ａに印加する。

帰還回路６４−Ａは、ランプ１２−Ａのパルス実電流を、検出抵抗６３−Ａの両端間の電圧として検出し、必要に応じてさらにそのレベルを変換して、制御回路６１−Ａに供給する。

ランプ駆動部２２−Ｂにも、ランプ駆動部２２−Ａにおける制御回路６１−Ａ乃至帰還回路６４−Ａのそれぞれと全く同様の機能と構成を有する、制御回路６１−Ｂ乃至帰還回路６４−Ｂのそれぞれが設けられている。なお、制御回路６１−Ｂ乃至帰還回路６４−Ｂのそれぞれの説明は、制御回路６１−Ａ乃至帰還回路６４−Ａのそれぞれの説明と重複することになるので、ここでは省略する。

以上、図１と図２に示される本実施の形態のバックライト装置１の構成について説明した。そこで、次に、そのバックライト装置１の動作について説明する

PWM信号出力部２１は、PWM周波数は同一で（例えば、１００［Hz］で）、位相は相互に１８０度ずれたPWM信号ＡとPWM信号Ｂ（例えば、上述した図１０や図１１に示されるような、PWM信号ＡとPWM信号Ｂ）を生成する。

このようにして生成されたPWM信号Ａはランプ駆動部２２−Ａに供給される。一方、このようにして生成されたPWM信号Ｂはランプ駆動部２２−Ｂに供給される。

すると、ランプ駆動部２２−Ａは、ランプ１２−Ａを駆動し、供給されたPWM信号Ａに基づいてランプ１２−Ａの平均電流を制御する。同様に、ランプ駆動部２２−Ｂは、ランプ１２−Ｂを駆動し、供給されたPWM信号Ｂに基づいてランプ１２−Ｂの平均電流を制御する。

このようなランプ駆動部２２−Ａとランプ駆動部２２−Ｂとの電流制御の結果、ランプ１２−ＡにはPWM信号Ａに同期したパルス電流が流れる一方、ランプ１２−ＢにはPWM信号Ｂに同期したパルス電流が流れるようになる。即ち、ランプ１２−Ａは、PWM信号Ａに同期して、点灯（光の出射）と消灯（出射停止）とを繰り返す。一方、ランプ１２−Ｂは、PWM信号Ａとは位相が１８０度異なるPWM信号Ｂに同期して、点灯（光の出射）と消灯（出射停止）とを繰り返す。

すると、導光板１１の表面（即ち、LCD２の表面）からは、ランプ１２−Ａが点灯しているとき、または、ランプ１２−Ｂが点灯しているときには、ランプ１本分の輝度の光が出射され、それ以外のとき（ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂのいずれもが消灯しているとき）には、光の出射が停止される。

その結果、導光板１１の表面（即ち、LCD２の表面）の発光状態と非発光状態との繰返し周期が、ランプ１２−Ａの点灯と消灯との繰返し周期よりも１／２倍になる。即ち、導光板１１の表面（即ち、LCD２の表面）の光の周波数（発光状態と非発光状態との繰返しに対応する周波数）が、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数の２倍（いまの場合、100［Hz］の２倍の２００［Hz］）になる。

以上、本実施の形態のバックライト装置１の構成と動作について説明した。

このようなバックライト装置１、およびそれを搭載する液晶表示装置が奏する効果については上述したとおりであるが、再度、その効果を要約して説明する。

即ち、上述したように、導光板１１の表面の光の周波数は、動画像のフレーム周波数（例えば、６０［Hz］）やその２倍の周波数（例えば、１２０［Hz］）との干渉を避けるために、所定の実用周波数（例えば、２００［Hz］）以上を確保しなければならない。

従来においては、ランプ１２−Ａとランプ１２−Ｂとの点灯タイミングと消灯タイミングとは同期していたので、即ち、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数と位相とが一致していたので、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数と、導光板１１の表面の光の周波数とが常に一致することになり、その結果、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数を、導光板１１の表面の光の実用周波数よりも低くすることができなかった。

一方、PWM信号ＡとPWM信号Ｂのパルスの幅[ms]も、上述した図６乃至図８を参照して説明したように、ある制限値［ms］以上を確保しなければならない。

従って、従来における導光板１１の表面の光の最小輝度は、導光板１１の表面の光の実用周波数と同一のPWM周波数における、この制限値[ms]の幅を有するパルスのデューティ比d1［％］で決定される。即ち、従来における導光板１１の表面の光の最小輝度は、その最大輝度のd1［％］となる。

これに対して、本実施の形態においては、上述したように、PWM信号ＡとPWM信号ＢのPWM周波数を、導光板１１の表面の光の実用周波数よりも低く（例えば、１／２倍）することができる。

従って、本実施の形態における導光板１１の表面の光の最小輝度は、導光板１１の表面の光の実用周波数よりも低いPWM周波数（例えば、実用周波数が２００［Hz］とされた場合、１００［Hz］）における、上述した制限値[ms]の幅を有するパルスのデューティ比d2［％］で決定される。即ち、本実施の形態における導光板１１の表面の光の最小輝度は、その最大輝度のd2［％］となる。このデューティ比d2［％］は従来におけるデューティ比d1［％］よりも低く（例えば、１／２倍）なり、その結果、その最小輝度も、従来の最小輝度よりも低く（例えば、１／２倍）なるという効果を奏することが可能になる。

さらに、本実施の形態のPWM信号出力部２１（図１２）は、従来のPWM信号出力部３１（図３）と同様のPWM発振回路４１をそのまま流用しているので、従来の輝度制御信号と互換性を保ちながら最小輝度を更に小さくできる効果を奏することが可能になる。

さらにまた、本実施の形態においては、複数のランプが同時に点灯しないので、電流の変化幅を小さくおさえることができて、その結果、過渡電流を抑制することもできるという別の効果を奏することも可能になる。

なお、本明細書において、システムとは、複数の装置や処理部により構成される装置全体を表すものである。

本実施の形態の照明装置（バックライト装置）と、それを適用した本実施の形態の表示装置（液晶表示装置）の構成例を示す断面図である。 図１のバックライト装置とそれを適用した液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。 従来のPWM信号出力部の構成例を示すブロック図である。 図３の従来のPWM信号出力部を搭載するバックライト装置における、PWM信号とバックライト装置から出射される光の光量とのそれぞれの時間的推移例を示すタイミングチャートである。 図３の従来のPWM信号出力部を搭載するバックライト装置における、PWM信号とバックライト装置から出射される光の光量とのそれぞれの時間的推移例を示すタイミングチャートである。 図３の従来のPWM信号出力部を搭載するバックライト装置における、PWM信号（ランプ駆動入力）とライトを駆動する電圧（ランプ駆動出力）とをオシロスコープにより実際に測定した測定チャートである。 図３の従来のPWM信号出力部を搭載するバックライト装置における、PWM信号（ランプ駆動入力）とライトを駆動する電圧（ランプ駆動出力）とをオシロスコープにより実際に測定した測定チャートである。 図３の従来のPWM信号出力部を搭載するバックライト装置における、PWM信号とバックライト装置から出射される光の光量とのそれぞれの時間的推移例を示すタイミングチャートである。 図３の従来のPWM信号出力部を搭載するバックライト装置における、PWM信号とバックライト装置から出射される光の光量とのそれぞれの時間的推移例を示すタイミングチャートである。 図１の本実施の形態のバックライト装置における、PWM信号とバックライト装置から出射される光の光量とのそれぞれの時間的推移例を示すタイミングチャートである。 図１の本実施の形態のバックライト装置における、PWM信号とバックライト装置から出射される光の光量とのそれぞれの時間的推移例を示すタイミングチャートである。 図２のインバータユニットのうちのPWM信号出力部の詳細な構成例を示すブロック図である。 図２のインバータユニットの詳細な構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ バックライト装置， ２ LCD２１ 導光板， １１−１，１１−２ 導光板の面， １２−Ａ，１２−Ｂ ランプ， １３ インバータユニット， ２１ PWM信号出力部， ２２−Ａ，２２−Ｂ ランプ駆動部， ４１ PWM発振回路， ５１ １８０度位相回路， Ａ，Ｂ PWM信号

Claims (6)

1. 複数のランプと、
   複数の前記ランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板と、
   複数の前記ランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動装置と
   を備え、
   前記ランプ駆動装置は、前記PWM制御方式における前記パルス信号の前記第２の周波数を複数の前記ランプの全てに対して略同一にし、複数の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を、全ての他のランプに対する前記パルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する
   ことを特徴とする照明装置。
2. 複数の前記ランプの本数はＮ本（Ｎは、２以上の整数値）であり、
   前記ランプ駆動装置は、Ｎ本の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を略360度/Ｎだけ離間させて、Ｎ本の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記ランプ駆動装置は、複数の前記ランプのそれぞれを駆動する前記交流電流の前記第１の周波数とその位相とを、複数の前記ランプの全てに対して略同一にして、複数の前記ランプのそれぞれを駆動する
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 複数のランプと、複数の前記ランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板とを少なくとも備える照明装置の照明方法において、
   複数の前記ランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動ステップを含み、
   前記ランプ駆動ステップは、前記PWM制御方式における前記パルス信号の前記第２の周波数を複数の前記ランプの全てに対して略同一にし、複数の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を、全ての他のランプに対する前記パルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する
   ことを特徴とする照明方法。
5. 複数のランプと、
   複数の前記ランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板と、
   前記導光板からの光を入射し、その光を利用して画像を表示する表示パネルと、
   複数の前記ランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動装置と
   を備え、
   前記ランプ駆動装置は、前記PWM制御方式における前記パルス信号の前記第２の周波数を複数の前記ランプの全てに対して略同一にし、複数の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を、全ての他のランプに対する前記パルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する
   ことを特徴とする表示装置。
6. 複数のランプと、複数の前記ランプのそれぞれからの光を入射し、所定の方向に出射する導光板と、前記導光板からの光を入射し、その光を利用して画像を表示する表示パネルとを少なくとも備える表示装置の表示方法において、
   複数の前記ランプのそれぞれを第１の周波数の交流電流で駆動し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数のパルス信号を利用するPWM(Pulse Width Modulation)制御方式により、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御するランプ駆動ステップを含み、
   前記ランプ駆動ステップは、前記PWM制御方式における前記パルス信号の前記第２の周波数を複数の前記ランプの全てに対して略同一にし、複数の前記ランプのそれぞれに対する前記パルス信号の位相を、全ての他のランプに対する前記パルス信号の位相のいずれとも一致させずに、複数の前記ランプの平均電流を同時またはそれぞれ個別に制御する
   ことを特徴とする表示方法。

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