JP2006114441A - 冷陰極管駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷陰極管のランプ電流値を間接的に、正確に検出して、ランプ電流、ランプ光量等を正確に制御すること。
【解決手段】この冷陰極管駆動装置は、高周波電圧を生成するインバータ回路１と、インバータ回路１により生成された高周波電圧を昇圧する昇圧トランス２と、昇圧トランス２による昇圧後の高周波電圧により点灯する冷陰極管３と、冷陰極管３に対して並列に接続されリアクタンス素子４を有する直列回路６と、直列回路６の導通電流値ｉ２と昇圧トランス２の二次側電流値ｉ１とを合成し冷陰極管３のランプ電流値ｉＬを間接的に検出する合成回路８と、合成回路８により間接的に検出されたランプ電流値ｉＬに基づいてインバータ回路１を制御して、冷陰極管３のランプ電流を制御する制御回路９とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷陰極管駆動装置に関するものである。

従来、液晶テレビジョン受像機（以下、液晶ＴＶという）、液晶モニタなどにおける液晶ディスプレイパネルのバックライトには、複数の冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp ）が使用されている（例えば特許文献１参照）。

図４は、従来の冷陰極管駆動装置を示す回路図である。図４に示す装置では、インバータ回路１０１は、高周波電圧を発生し、昇圧トランス１０２は、インバータ回路１０１による高周波電圧を昇圧し、昇圧後の高周波電圧を冷陰極管１０３に印加する。共振コンデンサ１０４は、昇圧トランス１０２の二次巻線とともに共振回路を構成するコンデンサである。

インバータ回路１０１は、抵抗１０５での降下電圧をダイオードＤを介して取得し、それに基づいて冷陰極管１０３の導通電流値を検出し、その値に応じて冷陰極管１０３のランプ電流などを制御する。

上述のような回路構成により冷陰極管１０３の低圧部から直接に冷陰極管１０３のランプ電流が検出される。

中型以下の液晶ディスプレイパネルでは、冷陰極管１０３が比較的短く、冷陰極管１０３の両極に接続される２本のワイヤ１０６ａ，１０６ｂの配設による浮遊容量の影響が小さいため、冷陰極管１０３の両極に接続される２本のワイヤ１０６ａ，１０６ｂの一方が他方へ纏められる。

一方、近年開発されているワイド画面、大型の液晶ディスプレイパネルでは、長尺な冷陰極管１０３が使用されワイヤ１０６ａ，１０６ｂが長くなることに起因して、冷陰極管１０３の両極に接続される２本のワイヤ１０６ａ，１０６ｂの一方が他方へ纏められると、浮遊容量が大きくなり、漏れ電流が増加し、輝度の低下、インバータ回路１０１の出力に対するランプ電力の効率が低下してしまう。

そのため、長尺な冷陰極管１０３が使用される場合には、冷陰極管１０３の両極に接続される２本のワイヤ１０６ａ，１０６ｂの一方を他方へ纏めずに、低圧側のワイヤ１０６ｂは、冷陰極管１０３の根元近傍にグランドとして筐体等に直接接続される。図６は、長尺な冷陰極管のための従来の冷陰極管駆動装置を示す回路図である。また、図７は、複数本の長尺な冷陰極管のための従来の冷陰極管駆動装置を示す回路図である。

これらの場合には、低圧側のワイヤ１０６ｂが冷陰極管１０３近傍のグランドに直接接続され、冷陰極管１０３の低圧側から直接にランプ電流値を検出することができないため、昇圧トランス１０２の二次巻線の導通電流を、ランプ電流として、抵抗１１１での降下電圧から検出している。

特開２００４−２１３９９４号公報（図１）

しかしながら、長尺な冷陰極管のための従来の冷陰極管駆動装置では、トランス１０２の二次巻線の導通電流値をランプ電流値として間接的に検出するため、冷陰極管１０３の両極間の浮遊容量Ｃｆや冷陰極管１０３とパネルなどの構造物との間の浮遊容量を導通する電流が検出される電流値に含まれてしまい、ランプ電流値を正確に検出してランプ電流、ランプ光量等を正確に制御することが困難である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、冷陰極管のランプ電流値を間接的に、正確に検出して、ランプ電流、ランプ光量等を正確に制御することができる冷陰極管駆動装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る冷陰極管駆動装置は、高周波電圧を生成するインバータ回路と、インバータ回路により生成された高周波電圧を昇圧する昇圧トランスと、昇圧トランスによる昇圧後の高周波電圧により点灯する冷陰極管と、冷陰極管に対して並列に接続されリアクタンス素子を有する直列回路と、直列回路の導通電流値と昇圧トランスの二次側電流値とを合成し冷陰極管のランプ電流値を間接的に検出する合成回路と、合成回路により間接的に検出されたランプ電流値に基づいてインバータ回路を制御して、冷陰極管のランプ電流を制御する制御回路とを備える。

これにより、間接的に検出される電流値における、浮遊容量の導通電流の影響が合成回路により低減されるため、冷陰極管のランプ電流値を間接的に、正確に検出して、ランプ電流、ランプ光量等を正確に制御することができる。

また、本発明に係る冷陰極管駆動装置は、上記の冷陰極管駆動装置に加え、次のようにしてもよい。つまり、合成回路は、冷陰極管に対して並列に存在する浮遊容量の導通電流値を打ち消す割合で、昇圧トランスの２次側電流値に直列回路の導通電流値を合成する。

これにより、浮遊容量の導通電流成分が検出電流値から除去されるため、冷陰極管のランプ電流値を間接的に、より正確に検出して、ランプ電流、ランプ光量等をより正確に制御することができる。

また、本発明に係る冷陰極管駆動装置は、上記の冷陰極管駆動装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。つまり、直列回路のリアクタンス素子として、昇圧トランスの二次巻線とともに共振回路を形成する共振コンデンサが使用される。

これにより、共振コンデンサを直列回路のリアクタンス素子に利用するため、冷陰極管に対して並列に接続されリアクタンス素子を有する直列回路を設ける際に新たに設ける素子を少なくすることができる。

本発明によれば、冷陰極管のランプ電流値を間接的に、正確に検出して、ランプ電流、ランプ光量等を正確に制御する冷陰極管駆動装置を得ることができる。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷陰極管駆動装置の構成を示す回路図である。図１において、インバータ回路１は、直流電源に接続され高周波電圧を生成する回路である。また、昇圧トランス２は、インバータ回路１により生成された高周波電圧を昇圧するトランスである。

また、冷陰極管３は、一端を昇圧トランス２の二次巻線の一端に接続され、他端を近傍のグランド（グランドライン、グランドとなる構造物など）に接続された冷陰極管（ＣＣＦＬ）である。冷陰極管３は、放電管であって、両極間を移動する電子が封入ガス等に衝突して蛍光を発光する管である。

また、共振コンデンサ４は、昇圧トランス２の二次巻線とともに共振回路を形成するリアクタンス素子である。抵抗５は、共振コンデンサ４に対して直列に接続された抵抗素子である。共振コンデンサ４の一端は、冷陰極管３の一端に接続され、共振コンデンサ４の他端は、抵抗５の一端に接続される。抵抗５の他端は、グランドに接続される。この共振コンデンサ４および抵抗５により、冷陰極管３に対して並列に接続された直列回路６が構成される。

また、抵抗７は、昇圧トランス２の二次巻線に対して直列に接続された抵抗素子である。抵抗７の一端は、昇圧トランス２の二次巻線の他端に接続され、抵抗７の他端は、グランドに接続される。

また、合成回路８は、直列回路６の導通電流値ｉ２と昇圧トランス２の二次側電流値ｉ１とを合成し冷陰極管３のランプ電流ｉＬを間接的に検出する回路である。

合成回路８において、抵抗Ｒ１の一端は、抵抗７の一端と昇圧トランス２の二次巻線の他端に接続され、抵抗Ｒ１の他端は、抵抗Ｒ２の一端および抵抗Ｒ３の一端に接続される。抵抗Ｒ２の他端は、共振コンデンサ４の他端および抵抗５の一端に接続される。抵抗Ｒ３の他端は、グランドに接続される。つまり、抵抗Ｒ１の一端および抵抗Ｒ２の他端が、合成回路８の２つの入力端とされ、抵抗Ｒ１の他端と抵抗Ｒ２の一端の接続点が、合成回路８の１つの出力端とされる。

また、制御回路９は、合成回路８により間接的に検出されたランプ電流値に基づいてインバータ回路１を制御して、冷陰極管３のランプ電流、ランプ電力等を制御する回路である。冷陰極管３の個体差、環境温度などによってランプ電流が変化するために、制御回路９は、これらの要因によってランプ電流が変化しないように、ランプ電流が一定になるようにインバータ回路１を制御する。例えば、制御回路９は、インバータ回路１内の図示せぬフルブリッジ構成のスイッチング素子へゲート信号を供給してＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する回路である。この実施の形態では、制御回路９は、ダイオードＤを介して合成回路８の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の接続点に接続される。

さらに、冷陰極管３自体、冷陰極管３とパネルなどの構造物との設置間隔の狭さなどに起因して、冷陰極管３の両極間には、浮遊容量Ｃｆが生じる。この浮遊容量Ｃｆの値は、主に、冷陰極管３と、グランドとなるパネルシャーシなどの構造物とのクリアランスの大きさに依存する。

次に、上記装置の動作について説明する。

インバータ回路１は、所定の周波数の高周波電圧を生成し、昇圧トランス２の一次巻線に印加する。昇圧トランス２は、インバータ回路１により生成された高周波電圧を昇圧する。昇圧トランス２の二次巻線に誘起した電圧は、冷陰極管３等へ印加される。これにより、ランプ電流ｉＬが導通し、冷陰極管３が発光する。

そして、制御回路９は、合成回路８により間接的に検出されるランプ電流ｉＬの値に基づいて、インバータ回路１を制御し、ランプ電流ｉＬ、ランプ電力等を制御する。

ここで、合成回路８によるランプ電流値ｉＬの検出について説明する。

点灯直後、抵抗７および昇圧トランス２の二次側には、ランプ電流、浮遊容量Ｃｆの導通電流などが合成された電流が流れ、電流値がｉ１となる。

また、直列回路６には共振コンデンサ４が存在するため、直列回路６の導通電流の位相は、抵抗７の導通電流、つまり昇圧トランス２の二次側電流の位相からずれる。この位相のずれる量は、約（９０＋４５）度となる。図２は、本発明の実施の形態に係る冷陰極管駆動装置における昇圧トランス２の２次側電流値ｉ１と直列回路６の導通電流値ｉ２との関係について説明する図である。図２に示すように、電流値ｉ２の位相は、電流値ｉ１の位相からずれる。

合成回路８では、抵抗７の両端電圧Ｖ１（＝−Ｒ７×ｉ１，Ｒ７は抵抗７の抵抗値とする）と抵抗５の両端電圧Ｖ２（＝Ｒ５×ｉ２，Ｒ５は抵抗５の抵抗値とする）に応じて、合成電流値ｉ３が、略（−ｉ１×Ｒ７／（Ｒ１＋Ｒ３）＋ｉ２×Ｒ５／（Ｒ２＋Ｒ３））となる。つまり、抵抗７の導通電流値ｉ１と抵抗５の導通電流値ｉ２との重み付け差分が、合成電流値ｉ３となる。

また、抵抗７の導通電流値ｉ１と抵抗５の導通電流値ｉ２との合成の割合は、抵抗５，７の抵抗値Ｒ５，Ｒ７の比率で調整可能である。したがって、この抵抗Ｒ５，Ｒ７の値は、例えば、ランプ電流ｉＬと抵抗Ｒ３の導通電流ｉ３とが同期し一致または相似となるように、液晶パネル試作時あるいは製造時に調整すればよい。また、調整し易いように、抵抗Ｒ５，Ｒ７を可変抵抗としてもよい。あるいは、抵抗値Ｒ５，Ｒ７の代わりに、あるいは抵抗値Ｒ５，Ｒ７に加えて、抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を調整するようにしてもよい。

他方、抵抗７の電流値ｉ１には、上述したように、浮遊容量Ｃｆの導通電流ｉＣの成分が含まれるため、その分、抵抗７の電流値ｉ１の位相は、ランプ電流ｉＬの位相からずれている。このため、合成回路８において、電流値ｉ１と、電流値ｉ１から位相のずれた電流値ｉ２との差分を上述のようにして得ることで、抵抗７の電流値ｉ１における浮遊容量Ｃｆの導通電流ｉＣの成分の一部または全部が打ち消され、合成電流値ｉ３として、抵抗７の電流値ｉ１よりランプ電流値ｉＬに近い電流値が得られる。

このようにして合成回路８では、合成電流値ｉ３が得られ、この電流値が、抵抗Ｒ３の両端電圧として検出される。

制御回路９は、ダイオードＤを介して抵抗Ｒ３の両端電圧を検出し、それに基づく合成電流値ｉ３を、間接的に検出したランプ電流値ｉＬとし、そのランプ電流値ｉＬに基づいて、インバータ回路１を制御する。

図３は、本発明の実施の形態に係る冷陰極管駆動装置の効果を説明するための図である。図３では、冷陰極管駆動装置の効果を立証するために図１に示す回路の冷陰極管３の低圧側に抵抗を挿入して直接測定したランプ電流値ｉＬの実測波形と、合成回路８での合成電流ｉ３の実測波形とを比較している。図３に示すように、昇圧トランス２の二次側電流値ｉ１と直列回路６の電流値ｉ２とを所定の割合で合成することで、直接測定したランプ電流値ｉＬと略同期かつ相似した合成電流ｉ３が得られている。

以上のように、上記実施の形態１によれば、コンデンサ４を有する直列回路６が、冷陰極管３に対して並列に接続され、合成回路８が、直列回路６の導通電流値ｉ２と昇圧トランス２の二次側電流値ｉ１とを合成し冷陰極管３のランプ電流値ｉＬを間接的に検出する。そして、制御回路９は、合成回路８により間接的に検出されたランプ電流値ｉＬに基づいてインバータ回路１を制御して、冷陰極管３のランプ電流を制御する。

これにより、間接的に検出される電流値ｉＬにおける、浮遊容量Ｃｆの導通電流ｉＣの影響が合成回路８により低減されるため、冷陰極管３のランプ電流値ｉＬを間接的に、正確に検出して、ランプ電流、ランプ光量等を正確に制御することができる。さらに、複数の冷陰極管３をバックライトとして使用する場合に、各冷陰極管３の光量を正確に制御できるため、液晶ディスプレイパネルの輝度斑の発生を抑制することができる。

さらに、上記実施の形態１によれば、合成回路８は、冷陰極管３に対して並列に存在する浮遊容量Ｃｆの導通電流値ｉＣを打ち消す割合で、昇圧トランス２の２次側電流値ｉ１に直列回路６の導通電流値ｉ２を合成する。

これにより、浮遊容量Ｃｆの導通電流成分ｉＣが除去された電流値ｉ３が検出されるため、冷陰極管３のランプ電流値ｉＬを間接的に、より正確に検出して、ランプ電流、ランプ光量等をより正確に制御することができる。

さらに、上記実施の形態１によれば、直列回路６のリアクタンス素子として、昇圧トランス２の二次巻線とともに共振回路を形成する共振コンデンサ４が使用される。

これにより、共振コンデンサ４を直列回路６のリアクタンス素子に利用するため、冷陰極管３に対して並列に接続されリアクタンス素子を有する直列回路６を設ける際に新たに設ける素子を少なくすることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る冷陰極管駆動装置は、複数本の冷陰極管を駆動する装置である。図５は、本発明の実施の形態２に係る冷陰極管駆動装置の構成を示す回路図である。図５において、駆動部２１−ｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｎ＞１）は、インバータ回路１から出力される高周波電圧を元にして、それぞれ、１本の冷陰極管３を駆動する回路である。駆動部２１−ｉは、それぞれ、図１と同様の昇圧トランス２、冷陰極管３、直列回路６、抵抗７、合成回路８およびダイオードＤを有する。この実施の形態２では、制御回路９は、駆動部２１−１〜２１−ｎにおける合成回路８により間接的に検出されたランプ電流値に基づいてインバータ回路１を制御して、駆動部２１−１〜２１−ｎにおける冷陰極管３のランプ電流、ランプ電力等を制御する。

なお、図５におけるその他の構成については、実施の形態１（図１）の同符号を付したものと同様であるので、その説明を省略する。また、各駆動部２１−ｉの動作についても、実施の形態１における同様の回路部分の動作と同様であるので、その説明を省略する。

以上のように、上記実施の形態２によれば、複数本の冷陰極管３を点灯させる場合でも実施の形態１と同様の効果が得られる。つまり、複数の冷陰極管３をバックライトとして使用する場合に、各冷陰極管３の光量を正確に制御できるため、液晶ディスプレイパネルの輝度斑の発生を抑制することができる。

なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上述の実施の形態１，２では、直列回路６のリアクタンス素子として共振コンデンサ４を利用しているが、その代わりに、共振コンデンサ４とは独立に、直列回路６を設けるようにしてもよい。

また、上述の実施の形態１，２では、電流値ｉ１（電圧値Ｖ１）と電流値ｉ２（電圧値Ｖ２）とを、３つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で構成される合成回路８で合成しているが、その代わりに、トランジスタやオペアンプなどの能動素子を使用して電流値ｉ１（電圧値Ｖ１）と電流値ｉ２（電圧値Ｖ２）とを合成するようにしてもよい。

本発明は、例えば、２０インチ程度以上の液晶ディスプレイパネルのバックライトを構成する複数の長尺な冷陰極管のそれぞれ駆動するための冷陰極管駆動装置に適用可能である。

図１は、本発明の実施の形態に係る冷陰極管駆動装置の構成を示す回路図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る冷陰極管駆動装置における昇圧トランスの２次側電流値と直列回路の導通電流値との関係について説明する図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る冷陰極管駆動装置の効果を説明するための図である。 図４は、従来の冷陰極管駆動装置を示す回路図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係る冷陰極管駆動装置の構成を示す回路図である。 図６は、長尺な冷陰極管のための従来の冷陰極管駆動装置を示す回路図である。 図７は、複数本の長尺な冷陰極管のための従来の冷陰極管駆動装置を示す回路図である。

符号の説明

１ インバータ回路
２ 昇圧トランス
３ 冷陰極管
４ 共振コンデンサ（リアクタンス素子）
６ 直列回路
８ 合成回路
９ 制御回路

Claims (3)

1. 高周波電圧を生成するインバータ回路と、
   上記インバータ回路により生成された高周波電圧を昇圧する昇圧トランスと、
   上記昇圧トランスによる昇圧後の高周波電圧により点灯する冷陰極管と、
   上記冷陰極管に対して並列に接続されリアクタンス素子を有する直列回路と、
   上記直列回路の導通電流値と上記昇圧トランスの二次側電流値とを合成し上記冷陰極管のランプ電流値を間接的に検出する合成回路と、
   上記合成回路により間接的に検出されたランプ電流値に基づいて上記インバータ回路を制御して、上記冷陰極管のランプ電流を制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする冷陰極管駆動装置。
2. 前記合成回路は、前記冷陰極管に対して並列に存在する浮遊容量の導通電流値を打ち消す割合で、前記昇圧トランスの２次側電流値に前記直列回路の導通電流値を合成することを特徴とする請求項１記載の冷陰極管駆動装置。
3. 前記直列回路のリアクタンス素子は、前記昇圧トランスの二次巻線とともに共振回路を形成する共振コンデンサであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の冷陰極管駆動装置。

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