JP3846802B2

JP3846802B2 - 放電灯駆動装置及び液晶表示装置

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Publication number: JP3846802B2
Application number: JP2004316710A
Authority: JP
Inventors: 戈李; 正浩蒲生; 浩前田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: US20060091819A1; JP2006127994A; TW200617842A; KR20060051472A

Description

本発明は、放電灯駆動装置、及び液晶表示装置に関する。更に詳しくは、液晶表示装置においてバックライトを構成する放電灯を駆動する回路の改良に関する。

液晶表示装置は、ノートパソコンやワープロの表示装置をはじめ、パソコン液晶モニター、液晶テレビまで広い範囲に使用されている。近年、液晶板の大型化が進み、例えば特許文献１、２に開示されているように、多数本の放電灯（冷陰極管）を、筐体の面に平行となるような関係で、互いに間隔を隔てて並列に配置し、これらを同時点灯させる方式が採用されている。

ところで、放電灯に電圧を印加すると、放電灯と筐体の間に発生する寄生容量を介して、筐体に漏れ電流が流れるので、筐体の中の各放電灯の配置状況により、各放電灯間に漏れ電流の差が生じ、各放電灯間の管電流バランスが崩れる。

各放電灯間の管電流バランスが崩れると、放電灯の寿命に大きな影響を与えるから、これを防止する必要があるところ、特許文献１、２を含め、そのような課題に応えうる従来技術は未だ知られていない。
特開２００４−２４１１３６号公報特開１９９４−２６７６７４号公報

本発明の課題は、各放電灯間の管電流バランスを維持し、放電灯を長寿命化し得る放電灯駆動装置、及び液晶表示装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る放電灯駆動装置は、駆動回路と、バラスト回路とを含む。前記駆動回路は、交流電圧を出力する回路である。前記バラスト回路は、複数のキャパシタを含んでおり、前記複数のキャパシタのそれぞれは、一端が共通に接続されて前記駆動回路側に導かれ、他端が複数備えられた放電灯接続端子のそれぞれに個別的に接続されている。前記複数のキャパシタの少なくとも一つは、他のキャパシタよりも大きな容量値を有する。

本発明に係る放電灯駆動装置は、放電灯、背面板、及び、液晶板と組み合わされて液晶表示装置を構成する。前記背面板は、金属材料で構成される。前記放電灯は、複数であって、それぞれは、前記背面板の一面上に、互いに間隔を隔てて配置され、電極が前記放電灯駆動装置の前記放電灯接続端子に接続されている。前記液晶板は、前記放電灯の前面に配置されている。

上記構成の液晶表示装置において、放電灯のそれぞれは、駆動回路から、バラスト回路を構成するバラストキャパシタをとおして供給される交流電圧によって駆動され、管電流が流れ、点灯する。放電灯の前面には、液晶板が配置されているから、放電灯をバックライトして、液晶表示が行なわれる。

放電灯のそれぞれは、金属材料で構成されグランド電位におかれる背面板に、互いに間隔を隔てて配置されているから、放電灯と背面板との間には寄生容量が発生する。寄生容量は、放電灯と背面板との間の距離によって変化する。各放電灯と背面板との間の距離は、背面板の実際的な構造、形状、及び、背面板に対する複数の放電灯のそれぞれの配置関係によって変化するもので、全ての放電灯において、完全に一致させることはできない。

実際的な背面板では、放電灯の前面に液晶板などを取り付ける必要上、周辺に、一面から立ち上がる立ち上げ部を有している。放電灯のそれぞれを、長手方向が、一辺に平行となる関係で、背面板の一面上に配置する一般的な構造では、立ち上げ部にもっとも近い位置にある放電灯は、背面板の面との間で発生する寄生容量のほかに、立ち上げ部との間でも、寄生容量を発生する。

このため、何の処置もしていなければ、上述した例の場合、立ち上げ部に近い位置にある放電灯は、その内側にある放電灯よりも、寄生容量を通した漏れ電流が大きくなり、各放電灯間の管電流バランスが崩れ、放電灯の寿命が短くなってしまう。また、放電灯の個々の輝度にバラツキを生じる。

そこで、本発明に係る液晶表示装置において、放電灯駆動装置を構成するバラスト回路に含まれる複数のキャパシタの少なくとも一つは、他のキャパシタよりも大きな容量値を有するようにする。そして、他のキャパシタよりも大きな容量値を持つキャパシタの接続された放電灯接続端子に、漏れ電流の大きな放電灯に対応接続させる。これにより、管電流をバランスさせることができる。

以上のべたように、本発明によれば、各放電灯間の管電流バランスを維持し、放電灯を長寿命化し得る放電灯駆動装置、及び液晶表示装置を提供することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単なる例示に過ぎない。

図１は本発明に係る放電灯駆動装置を組み込んだ液晶表示装置の放電灯部分図、図2は図1に示した液晶表示装置の部分断面図である。図１において、説明の都合上、液晶板は省略されている。図示の実施例は、絶縁耐圧処理の容易化などのために、放電灯を両端から駆動する両側駆動方式をとった例を示している。もっとも、片側駆動方式であっても、本発明を適用できることはいうまでもない。

図１及び図２を参照すると、液晶表示装置は、放電灯駆動装置３１、３２と、放電灯２１〜２ｎと、背面板１と、液晶板５とを含んでいる。放電灯２１〜２ｎは、冷陰極放電灯である。冷陰極放電灯は、電極に電流電圧が印加されたとき、電極より電子が放出され、放出された電子は管内で加速し不活性ガス（Ne−Arガス)や水銀分子に衝突する。この際、衝突した水銀分子は励起状態となり基底状態に戻る時に紫外線を放出し、この紫外線が管内に塗布されている蛍光体に照射されるとことにより、蛍光体は様々な波長の可視光になる。その輝度は放電灯に流れる電流と比例関係になっている。

放電灯駆動装置３１、３２は、第１の放電灯駆動装置３１（以下、マスタ装置と称する）と、第２の放電灯駆動装置（以下、スレーブ装置と称する）３２との組み合わせによって構成してある。図示の液晶表示装置は、放電灯２１〜２ｎを両端から駆動する両側駆動方式をとっているから、スレーブ装置３２において、放電灯接続端子に供給される交流電圧は、マスタ装置３１の放電灯接続端子に供給される交流電圧に対して、180度の位相差を持つこととなる。

マスタ装置３１は、基板３１０の上に、駆動回路３１１及び第１のバラスト回路３１２などを搭載して構成されている。駆動回路３１１は、外部から供給される電源Ｖｉｎに基づき、交流電圧を生成する。電源Ｖｉｎは、商用交流電源を直流変換した後、ＤＣ／ＤＣコンバータなどによって、安定化された直流電圧である。

駆動回路３１１は、DC／AC変換回路、トランス及び制御回路などを含んでいる。DC／AC変換回路は、代表的には、スイッチング方式のインバ−タであり、制御回路によってパルス幅制御された交流電圧を生成し，これを出力する。駆動回路３１１によって得られた交流電圧は、トランスを経て、第１のバラスト回路３１２に供給される。

第１のバラスト回路３１２は、ｎ個のバラストキャパシタＣ１１〜Ｃ１ｎを含んでいる。これらのバラストキャパシタＣ１１〜Ｃ１ｎのそれぞれは、一端が共通に接続されて駆動回路３１１の側に導かれ、他端が複数備えられた放電灯接続端子のそれぞれに個別的に接続されている。バラストキャパシタＣ１１〜Ｃ１ｎのそれぞれの容量値は、基本的には、互いにほぼ等しい値に選定されるが、若干異ならせてもよい。

放電灯２１〜２ｎとの接続において、マスタ装置３１のバラストキャパシタＣ１１〜Ｃ１ｎのそれぞれの他端が接続されている放電灯接続端子のそれぞれに、放電灯２１〜２ｎの電極の一方が個別的に接続されている。

一方、スレーブ装置３２は、基板３２０の上に、駆動回路３２１及び第2のバラスト回路３２２などを搭載して構成されている。駆動回路３２１は、トランスは必要であるが、マスタ装置３１と異なって、DC／AC変換回路及び制御回路などは、必ずしも必要ではない。マスタ装置３１に対して従的な立場にあり、マスタ装置３１に備えられたものを共用できるからである。図示の実施例では、駆動回路３１１から出力される交流電圧が、ケーブルなどを持って、駆動回路３２１に供給されている。

第２のバラスト回路３２２は、ｎ個のバラストキャパシタＣ２１〜Ｃ２ｎを含んでいる。バラストキャパシタＣ２１〜Ｃ２ｎのそれぞれは、一端が共通に接続されて駆動回路３２１の側に導かれ、他端が放電灯接続端子のそれぞれに個別的に接続されている。バラストキャパシタＣ２１〜Ｃ２ｎのそれぞれの容量値は、基本的には、互いにほぼ等しい値に選定されるが、若干異ならせてもよい。

放電灯２１〜２ｎとの接続において、スレーブ装置３２のバラストキャパシタＣ２１〜Ｃ２ｎのそれぞれの他端が接続されている放電灯接続端子のそれぞれに、放電灯２１〜２ｎの電極の他方が個別的に接続されている。

背面板１は、アルミニウムなどの金属材料によって構成される。背面板１は、放電灯２１〜２ｎの前面に液晶板５を取り付ける必要上、周辺に、一面から立ち上がる立ち上げ部１１〜１４を有している。

背面板１の一面上に、放電灯２１〜２ｎのそれぞれを配置した場合、放電灯２１〜２ｎと、背面板１の面との間で寄生容量Ｃｓ１が発生する（図１、図３参照）。これらの寄生容量Ｃｓ１は、放電灯２１〜２ｎの間で実質的に等しいものとみなすことができるから、漏れ電流は発生するものの、管電流のアンバランスを生じさせるほどのものではない。問題は、最外側に位置する２つの放電灯２１、２ｎと、背面板１との間に発生する寄生容量Ｃｓ２である。

放電灯２１〜２ｎを、その長手方向が立ち上げ部１１、１２に平行となる関係で配置した実施例の場合、最外側に位置する２つの放電灯２１、２ｎは、立ち上げ部１１、１２に近い位置にあり、寄生容量Ｃｓ１のほかに、立ち上げ部１１、１２との間でも、寄生容量Ｃｓ２を発生する。寄生容量Ｃｓ２は、放電灯２１〜２ｎと背面板１との間の距離Ｄによって変化する。

図４は、図３に示すような配置において、ｎ＝１０とした場合の放電灯と寄生容量との関係を示す図である。立ち上げ部１１、１２に近い位置にある番号１の放電灯及び番号１０の放電灯が、高い寄生容量値を示している。

図４に示した特性を、図１〜図３に示した放電灯配置構造に引きなおしてみると、立ち上げ部１１、１２に近い位置にある放電灯２１、２ｎは、その内側にある放電灯２２〜２ｎ−１よりも、寄生容量Ｃｓ２がある分、漏れ電流が大きくなり、各放電灯２１〜２ｎの間の管電流バランスが崩れ、放電灯２１〜２ｎの寿命が短くなる。また、放電灯２１、２ｎの輝度が低下するという問題も生じる。

そこで、立ち上げ部１１、１２に近い位置にある放電灯２１、２ｎの少なくとも１つ、例えば放電灯２１に接続されるバラストキャパシタＣ２１、Ｃ１１と並列に、管電流補償用のキャパシタＣｂ１、Ｃｂ３を接続する。これにより、放電灯２１において、バラストキャパシタの全体としての容量値は（Ｃ２１＋Ｃｂ１）、（Ｃ１１＋Ｃｂ３）になるから、他の放電灯接続端子のバラストキャパシタ（Ｃ１２〜Ｃ１ｎ−１）、（Ｃ２２〜Ｃ２ｎ−１）よりも大きなキャパシタンス値を有することになる。この構成によれば、放電灯２１〜２ｎにおいて、管電流をバランスさせることができる。この点につき、図５を参照し、論理的に説明する。

図５は、１つの放電灯を駆動する場合の等価回路図を示している。ＡＣ電圧源から、バラスト回路のバラストキャパシタＣｂ、内部抵抗ｒｂを介して、インピーダンスＺを持つ放電灯２に交流電圧Ｖを印加し、管電流ＩＬを流した場合、放電灯２とグランドとの間に、寄生容量Ｃｓが発生する。この回路のインピーダンスＺは、
Ｚ＝（１／ｊωＣｂ）＋ｒｂ＋1／（ｊωＣｓ＋1／ＺＬ）・・・・・（１）
となり、管電流ＩＬは、
ＩＬ＝Ｖ／Ｚ・・・・・・・（２）
となる。

式（１）によれば、管電流補償用のキャパシタＣｂ１、Ｃｂ３を追加した本発明の場合、バラストキャシタＣｂの値が大きくなるから、インピーダンスＺが小さくなり、式（２）より、管電流ＩＬが増大する。

図１〜図３の実施例では、放電灯２１に対するバラストキャパシタの容量値を増大させてある。これは、放電灯２１を最下側にして、放電灯２１〜２ｎを上下配置にした場合、最下側に位置する放電灯２１が、他の放電灯２２〜２ｎとの対比において、管電流バランスを欠くという事実に基づく。

最上側に位置する放電灯２ｎも、立ち上がり部１１、１２との間で、寄生容量Ｃｓ２を発生させることは、既に述べたとおりであるが、放電灯２ｎは、放電灯点灯による他の放電灯の輻射熱を受けて、温度が高くなり、管電流が増える傾向にあるので、最下側の放電灯２１に比して、管電流増大のための必要性はそれほど高くない。もっとも、最上側の放電灯２ｎに、管電流増大のための処理をすることを排除するものではない。

また、図示では、バラストキャパシタＣ２１、Ｃ１１に対し、これとは別の管電流補償用のキャパシタＣｂ１、Ｃｂ３を並列接続する回路を示してあるが、バラストキャパシタＣ２１、Ｃ１１及び管電流補償用のキャパシタＣｂ１、Ｃｂ３の合成容量値が確保される限り、１個のキャパシタで構成してもよいし、３個以上のキャパシタで構成してもよい。

次に、図６を参照して、本発明に係る液晶表示装置の他の実施例を説明する。これらの図において、図１に現れた構成部分に対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。図６に図示された液晶表示装置では、最下側の放電灯２１及び最上側の放電灯２ｎに、バラストキャパシタＣ２１及びＣ２ｎと並列に、管電流補償用のキャパシタＣｂ１、Ｃｂ２を接続し、更に、バラストキャパシタＣ１１及びＣ１ｎと並列に、管電流補償用のキャパシタＣｂ３、Ｃｂ４を接続してある。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明に係る放電灯駆動装置を組み込んだ液晶表示装置の放電灯部分の図である。図１に示した液晶表示装置の拡大部分断面図である。図１及び図２に示した液晶表示装置における放電灯部分を拡大して示す図である。図３に示す配置において、ｎ＝１０とした場合の放電灯の位置と寄生容量との関係を示す図である。１つの放電灯を駆動する場合の等価回路図を示している。本発明に係る液晶表示装置の他の実施例を説明する。

符号の説明

１背面板
２１〜２ｎ放電灯
３１、３２マスタ装置
３２スレーブ装置
３１１、３２１駆動回路
３１２、３２２バラスト回路
Ｃｂ１〜Ｃｂ４管電流補償用のキャパシタ
Ｃ１１〜Ｃ１ｎバラストキャパシタ
Ｃ２１〜Ｃ２ｎバラストキャパシタ

Claims

第１の放電灯駆動装置と、第２の放電灯駆動装置と、放電灯と、背面板と、液晶板とを含む液晶表示装置であって、
前記第１の放電灯駆動装置及び前記第２の放電灯駆動装置のそれぞれは、駆動回路と、バラスト回路とを含んでおり、
前記第１の放電灯駆動装置の前記駆動回路は、外部から供給される電源に基づき、交流電圧を生成する回路であり、
前記第２の放電灯駆動装置の前記駆動回路は、前記第１の放電灯駆動装置の前記駆動回路によって生成された交流電圧が供給される回路であり、
前記第１の放電灯駆動装置の前記バラスト回路は、複数のキャパシタを含み、キャパシタのそれぞれは、一端が共通に接続されて前記第１の放電灯駆動装置の前記駆動回路側に導かれ、他端が、間隔を隔てて整列して備えられた放電灯接続端子のそれぞれに個別的に接続されており、
前記第２の放電灯駆動装置の前記バラスト回路は、複数のキャパシタを含み、前記キャパシタのそれぞれは、一端が共通に接続されて前記第２の放電灯駆動装置の前記駆動回路側に導かれ、他端が、前記第１の放電灯駆動装置の前記放電灯接続端子と対向する関係で間隔を隔てて整列して備えられた複数の放電灯接続端子のそれぞれに個別的に接続されており、
前記背面板は、金属材料で構成され、周辺に、一面から立ち上がる立ち上げ部を有しており、
前記放電灯は、複数であって、それぞれは、前記背面板の一面上に、その長手方向が前記立ち上げ部に平行となる関係で、かつ、互いに間隔を隔てて配置され、長手方向の両端にある電極が、前記放電灯接続端子に接続され、最外側に位置する２つの放電灯は、前記立ち上げ部に近い位置にあり、
前記液晶板は、前記放電灯の前面に配置され、前記背面板の前記立ち上がり部の端部にとりつけられており、
更に、前記第２の放電灯駆動装置の前記放電灯接続端子に供給される交流電圧は、前記第１の放電灯駆動装置の前記放電灯接続端子に供給される交流電圧に対して、１８０度の位相差を持つており、
前記バラスト回路は、前記複数のキャパシタの少なくとも２つが、他のキャパシタよりも大きな容量値を有し、大きな容量値を有する前記２つのキャパシタは、前記最外側に位置する２つの放電灯のうちの一方において、その両端の電極に接続されている、
液晶表示装置。