JP4598777B2 - 冷陰極管駆動装置 - Google Patents

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）。例えば、画面サイズが３０インチ程度である液晶ＴＶでは、１４〜１６本程度の冷陰極管が使用される。

図１２は、従来の冷陰極管駆動装置を示す回路図である。図５に示す装置では、Ｎ（Ｎ＞１）本の冷陰極管１０４−１〜１０４−Ｎが設けられている。インバータ回路１０１は、高周波電圧を発生し、Ｎ個の昇圧トランス１０３−１〜１０３−Ｎ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Ｎ本の冷陰極管１０４−１〜１０４−Ｎに印加する。なお、インバータ回路１０１は、抵抗１０５−１〜１０５−Ｎでの降下電圧に基づいて冷陰極管１０４−１〜１０４−Ｎの導通電流値を検出し、その値に応じたゲート信号を電流制御ＦＥＴ１０２−１〜１０２−Ｎへ供給して冷陰極管１０４−１〜１０４−Ｎの導通電流を制御する。電流制御ＦＥＴ１０２−１〜１０２−Ｎは、インバータ回路１０１からのゲート信号に従って冷陰極管１０４−１〜１０４−Ｎに導通する電流量を制御する。

このようにして、Ｎ本の冷陰極管１０４−１〜１０４−ＮがＮ個の昇圧トランス１０３−１〜１０３−Ｎで駆動される。

特開２００４−２１３９９４号公報（図１）

上述のように、従来の冷陰極管駆動装置では、冷陰極管１０４−１〜１０４−Ｎの数Ｎと同数の昇圧トランス１０３−１〜１０３−Ｎが設けられるため、複数の冷陰極管を設けた場合、昇圧トランスの数が多いことに起因して、液晶ディスプレイを有する装置の筐体内での冷陰極管駆動装置の設置スペースを大きくなってしまうとともに、冷陰極管駆動装置のコストが高くなってしまうという問題がある。

また、１つの昇圧トランスで、並列接続された複数の冷陰極管を同時に駆動する方法も開発されているが、その場合には、並列接続された複数の管の導通電流の均一化のためにバラストコンデンサを各管に直列に挿入する必要があり、そのための消費電力が増加するので、昇圧トランスの導通電流（出力電力）が大きくなるため、昇圧トランスの巻線（特に一次巻線）に大径のワイヤを使用する必要があり、昇圧トランスのサイズが大きくなってしまうとともに重量も重くなってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、昇圧トランスの数を減らすことができ、設置スペースおよびコストの増加を抑制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。また、詳細な説明に述べるように分割制御を行うことにより、管単位で安定的な制御をすることが可能になる。

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、昇圧トランスと、複数の冷陰極管と、複数の冷陰極管のうちの１または複数の冷陰極管ずつ時分割して、昇圧トランスによる昇圧後の高周波電圧で点灯させる時分割制御回路とを備える。

これにより、複数の冷陰極管が１つの昇圧トランスで駆動されるため、各冷陰極管につき１つの昇圧トランスを設ける場合に比べ、昇圧トランスの数を減らすことができ、設置スペースおよびコストの増加を抑制することができる。

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、冷陰極管駆動装置は、所定の周期の高周波電圧を生成するインバータ回路を備える。そして、時分割制御回路は、インバータ回路により生成される高周波電圧あるいはインバータ回路から複数の冷陰極管へ供給される電流の１周期内を複数に時分割し、時分割された各期間について順番に、昇圧トランスより出力される高周波電圧で、複数の冷陰極管のうちの１または複数の冷陰極管ずつ点灯させる。

これにより、簡単な回路で上述の時分割制御を実現することができる。

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。時分割制御回路は、冷陰極管に対して直列に接続された複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子のオン／オフ制御を行うための制御信号を生成する制御回路とを有する。

これにより、簡単な回路で上述の時分割制御を実現することができる。

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、スイッチング素子とアースとの間に並列に接続された複数の抵抗素子を有する。

これにより、キックオフ電流以上のバイアス電流を冷陰極管に流しておくことにより、冷陰極管の駆動をスムーズにするとともに、低消費電力化を実現することができる。

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、スイッチング素子とアースとの間に直列に接続された複数の抵抗素子を有し、制御回路は、複数の抵抗素子に発生する電圧に応じて、各スイッチング素子のオン／オフ制御を行う。

これにより、個々の冷陰極管に流れる電流を知ることができるので、当該電流が所望の値になるように冷陰極管単位で制御を行うことが可能になる。このため、輝度ムラを解消することができる。

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、昇圧トランスの一次巻線および二次巻線のいずれか一方とアースとの間に接続された抵抗素子を有し、制御回路は、抵抗素子に発生する電圧に応じて、各スイッチング素子のオン／オフ制御を行う。

これにより、昇圧トランスから各冷陰極管に供給される電流を知ることができるので、冷陰極管の輝度ムラを解消することができる。また、スイッチング素子とアースの間に接続された複数の抵抗素子と併せて検出を行えば、各冷陰極管における漏電流を知ることができるので、各冷陰極管をさらに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、制御回路は、インバータ回路が出力する高周波電圧の１周期以上の期間において、抵抗素子に生じた電圧の平均値に対応して、各スイッチング素子のオン／オフ制御を行う。

このため、急激な制御によって回路が発振することを防止できることから、冷陰極管を安定して制御することが可能になる。

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、制御回路は、各冷陰極管に流す目標となる電流である目標電流に対応するカウント値を保持し、その中から最大のカウント値を選択して対応する冷陰極管を点灯した後に所定の値を減算し、カウント値が所定の値以下になった場合には当該カウント値を削除して、残りのカウント値に対して同様の処理を繰り返す。

このため、簡単な構成により、各冷陰極管に流れる電流が所望の電流値になるように制御することが可能になる。

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、制御回路は、各冷陰極管の目標となる駆動周波数である目標周波数に対応するカウント値を保持し、その中から最大のカウント値を選択して対応する冷陰極管を点灯した後に所定の値を減算し、カウント値が所定の値以下になった場合には当該カウント値を削除して、残りのカウント値に対して同様の処理を繰り返す。

このため、簡単な構成により、各冷陰極管の駆動周波数が所望の周波数になるように制御することが可能になる。

本発明によれば、冷陰極管駆動装置について、昇圧トランスの数を減らすことができ、設置スペースおよびコストの増加を抑制することができる。

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。 実施の形態１に係る冷陰極管駆動装置による時分割制御を説明する図である。 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。 本発明の実施の形態３に係る冷陰極管駆動装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態４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に示す実施の形態４において冷陰極管を点灯する前に実行される処理の流れを説明するフローチャートである。 冷陰極管に印加される電圧と電流との関係を示す図である。 図５に示す実施の形態４において冷陰極管を点灯する際に実行される処理の流れを説明するフローチャートである。 図５に示す実施の形態４において目標電流値に応じて制御する場合の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図５に示す実施の形態４において目標周波数に応じて制御する場合の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 冷陰極管の駆動周波数と輝度との関係を示す図である。 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
３−１〜３−Ｎ，３−１ａ〜３−Ｎａ，３−１ｂ〜３−Ｎｂ，３−１ｃ〜３−Ｎｃ 冷陰極管
４−１〜４−Ｎ 時分割用ＦＥＴ（時分割制御回路の一部、スイッチング素子）
６ 制御回路（時分割制御回路の一部、制御回路）
２３ 抵抗（抵抗素子）
２４−１〜２４−Ｎ 抵抗（抵抗素子）

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所定の周期の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３−１〜３−Ｎは、それぞれの一端を昇圧トランス２の二次巻線の一端に接続され、それぞれの他端を時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎにそれぞれ接続された複数の冷陰極管（ＣＣＦＬ）である。冷陰極管３−ｉ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、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎは、冷陰極管３−１〜３−Ｎのそれぞれに対して直列に接続された複数のスイッチング素子である。時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎは、冷陰極管３−１〜３−Ｎのそれぞれの低圧側に接続される。なお、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であるが、その代わりにバイポーラトランジスタを使用してもよい。

また、抵抗５−１〜５−Ｎは、冷陰極管３−１〜３−Ｎのそれぞれに対して直列に接続され、冷陰極管３−１〜３−Ｎのそれぞれの導通電流を検出するための抵抗素子である。

また、制御回路６は、時分割用ＦＥＴ４−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）のオン／オフ制御を行うための制御信号を生成する回路であって、昇圧トランス２による昇圧後の高周波電圧を、時分割して、複数の冷陰極管３−１〜３−Ｎに１本の冷陰極管３ｉずつ順番に印加させる回路である。

さらに、制御回路６は、インバータ回路１により生成される高周波電圧あるいはインバータ回路１から複数の冷陰極管３−１〜３−Ｎへ供給される電流の１周期内を複数に時分割し、時分割された各期間について順番に、昇圧トランス２より出力される高周波電圧を、複数の冷陰極管３−１〜３−Ｎへ１つずつ印加させる。

なお、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎおよび制御回路６は、昇圧トランス２による昇圧後の高周波電圧で、複数の冷陰極管３−１〜３−Ｎのうちの１または複数の冷陰極管ずつ時分割して点灯させる時分割制御回路として機能する。

次に、上記装置の動作について説明する。図２は、実施の形態１に係る冷陰極管駆動装置による時分割制御を説明する図である。

インバータ回路１は、所定の周期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。また、インバータ回路１は、始動後、抵抗５−１〜５−Ｎでの降下電圧に基づいてランプ電流を検出し、それに基づいて出力を調整する。

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−ｉ、時分割用ＦＥＴ４−ｉおよび抵抗５−ｉで構成されるＮ（ｉ＝１〜Ｎ）本の直列回路へ並列して印加される。

このとき、制御回路６は、所定の時系列パターンで時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎのゲート信号を生成し、インバータ回路１の出力電圧や出力電流、あるいは抵抗５−１〜５−Ｎの降下電圧に基づくランプ電流（つまり、昇圧トランス２の二次側の電流）の周期より短い周期で繰り返し、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎを順番に１つずつ所定期間だけオンさせていく。

時分割用ＦＥＴ４−ｉがオン状態である期間では、昇圧トランス２により昇圧された高周波電圧は、略冷陰極管３−ｉの両端にかかる。したがって、制御回路６の制御によって、インバータ回路１の出力電圧や出力電流の周期より短い時間間隔で、冷陰極管３−１〜３−Ｎが順番に１つずつ点灯していく。

例えば、冷陰極管３−１〜３−Ｎが３本（Ｎ＝３）である場合、図２に示すように、制御回路６は、ランプ電流ＩＬ（昇圧トランス２の二次側の電流）の周期より短い周期（図２では、４分の１の周期）でハイレベルとなるゲート信号Ｖｇｊ（ｊ＝１，２，３）を生成し、それらのゲート信号を時分割用ＦＥＴ４−１〜４−３のゲート・ソース間に印加して、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−３を順番に１つずつ所定期間だけオンさせていく。

このとき、制御回路６は、例えば、インバータ回路１の出力電圧、出力電流、ランプ電流ＩＬなどに同期させて、ゲート信号Ｖｇｊを生成する。ゲート信号Ｖｇｊは、１周期の３分の１（＝１／Ｎ）の期間だけハイレベルとなる。そして、３つ（Ｎ＝３）のゲート信号Ｖｇｊは、互いに１２０度（＝３６０／Ｎ）ずつ位相のずれた信号とされる。

これにより、３本の冷陰極管３−１〜３−Ｎは、冷陰極管３−１、冷陰極管３−２、冷陰極管３−３、冷陰極管３−１、冷陰極管３−２、冷陰極管３−３、・・・の順番で繰り返し点灯していく。また、１本の冷陰極管３−ｊだけを見ると、ゲート信号Ｖｇｊの周期で点滅しているが、その冷陰極管３−ｊが消灯している期間には、他の冷陰極管３−ｋ（ｋ＝１，２，３、ただし、ｋ≠ｊ）が点灯している。なお、ある冷陰極管３−ｊが点灯してから次に点灯するまでの周期は十分短くランプ電流の１周期内で複数回点灯するため、視覚上、継続して点灯（発光）しているように感じられる。

以上のように、上記実施の形態１に係る冷陰極管駆動装置は、昇圧トランス２と、複数の冷陰極管３−１〜３−Ｎと、昇圧トランス２による昇圧後の高周波電圧を、時分割して、複数の冷陰極管３−１〜３−Ｎへ１本ずつ印加させる制御回路６とを備える。

これにより、複数の冷陰極管３−１〜３−Ｎが１つの昇圧トランス２で駆動されるため、各冷陰極管につき１つの昇圧トランスを設ける場合に比べ、昇圧トランスの数を減らすことができ、設置スペースおよびコストの増加を抑制することができる。

また、上記実施の形態１によれば、制御回路６は、インバータ回路１により生成される高周波電圧あるいはインバータ回路１から複数の冷陰極管３−１〜３−Ｎへ供給される電流（ランプ電流）の１周期内を複数に時分割し、時分割された各期間について順番に、昇圧トランス２より出力される高周波電圧を、複数の冷陰極管３−１〜３−Ｎへ１本ずつ印加させる。特に、実施の形態１では、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎが、冷陰極管３−１〜３−Ｎのそれぞれに対して直列に接続され、制御回路６が、各時分割用ＦＥＴ４−ｉのオン／オフ制御を行うための制御信号を生成する。

これにより、簡単な回路構成で上述の時分割制御を実現することができる。

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、１つの時分割用ＦＥＴ４−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で、２本の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂの点灯／消灯をスイッチングするようにしたものである。

図３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３では、１組が２本でＮ組の冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ）が設けられる。２本の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ（ｉ＝１〜Ｎ，Ｎ＞１）は、電流平衡回路１１を介して並列に接続され、同一タイミングで点灯／消灯する。また、各組の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ（ｉ＝１〜Ｎ）は、一端を昇圧トランス２の二次巻線の一端に接続され、他端を電流平衡回路１１に接続される。

また、電流平衡回路１１は、２つのチョークコイルを磁気結合させて２つのチョークコイルの導通電流を平衡させる回路である。１組の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂに１つの電流平衡回路１１が接続される。一方の冷陰極管３−ｉａは、電流平衡回路１１の一方のチョークコイルに直列に接続され、他方の冷陰極管３−ｉｂは、電流平衡回路１１の他方のチョークコイルに直列に接続される。また、電流平衡回路１１の２つのチョークコイルの両端のうち、冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂが接続されていない端部は互いに接続される。

また、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎは、冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ）の各組および電流平衡回路１１に対して直列に接続された複数のスイッチング素子である。

なお、図３におけるその他の構成要素については、実施の形態１のもの（図１）と同様であるので、その説明を省略する。

次に、上記装置の動作について説明する。

実施の形態２では、実施の形態１と同様にして、インバータ回路１および昇圧トランス２により、昇圧後の高周波電圧が、冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ、電流平衡回路１１、時分割用ＦＥＴ４−ｉおよび抵抗５−ｉの直列回路に印加される（ｉ＝１〜Ｎ）。また、実施の形態１と同様して、制御回路６により、ゲート信号Ｖｇｉが各時分割用ＦＥＴ４−ｉへ供給される。

したがって、時分割用ＦＥＴ４−ｉがオン状態である期間では、冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂの両端に、昇圧トランス２による昇圧後の高周波電圧が印加され、２つの冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂが点灯する。その際、電流平衡回路１１により、冷陰極管３−ｉａのランプ電流と冷陰極管３−ｉｂのランプ電流は略同一波形となるため、冷陰極管３−ｉａの発光量と冷陰極管３−ｉｂの発光量は同様となる。

このように、時分割用ＦＥＴ４−ｉがオン状態である期間では、１組２本の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂが点灯する。他方、実施の形態１と同様に、制御回路６は、インバータ回路１の出力電圧や出力電流、あるいは抵抗５−１〜５−Ｎの降下電圧に基づくランプ電流の周期より短い周期で繰り返し、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎを順番に１つずつ所定期間だけオンさせていく。したがって、制御回路６の制御によって、インバータ回路１の出力電圧や出力電流の周期より短い周期で繰り返し、冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ）が順番に１組（２本）ずつ点灯していく。

以上のように、上記実施の形態２に係る冷陰極管駆動装置は、昇圧トランス２と、複数の冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ）と、昇圧トランス２による昇圧後の高周波電圧を、時分割して、複数の冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ）へ２本ずつ印加させる制御回路６とを備える。

これにより、複数の冷陰極管（３−１ａ，３−ａｂ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ）が１つの昇圧トランス２で駆動されるため、各冷陰極管につき１つの昇圧トランスを設ける場合に比べ、昇圧トランスの数を減らすことができ、設置スペースおよびコストの増加を抑制することができる。また、１つのスイッチング素子（時分割用ＦＥＴ４−ｉ）で２本の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂの点灯制御を行うため、スイッチング素子（時分割用ＦＥＴ４−ｉ）の数、ひいては制御回路６により生成されるゲート信号の数および制御回路６からスイッチング素子までの配線数が少なくて済む。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る冷陰極管駆動装置は、１つの時分割用ＦＥＴ４−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で、３本の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃの点灯／消灯をスイッチングするようにしたものである。

図４は、本発明の実施の形態３に係る冷陰極管駆動装置の構成を示す回路図である。図４では、１組が３本でＮ組の冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ，３−１ｃ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ，３−Ｎｃ）が設けられる。３本の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃ（ｉ＝１〜Ｎ，Ｎ＞１）は、２つの電流平衡回路１１ａ，１１ｂを介して並列に接続され、同一タイミングで点灯／消灯する。また、各組の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃ（ｉ＝１〜Ｎ）は、一端を昇圧トランス２の二次巻線の一端に接続され、他端を電流平衡回路１１ａ，１１ｂに接続される。

また、電流平衡回路１１ａ，１１ｂは、それぞれ、電流平衡回路１１と同様の回路である。１組（３本）の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃのうちの２本の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂに１つの電流平衡回路１１ａが接続される。そして、別の電流平衡回路１１ｂには、電流平衡回路１１ａと冷陰極管３−ｉｃが接続される。

冷陰極管３−ｉａは、電流平衡回路１１ａの一方のチョークコイルに直列に接続され、冷陰極管３−ｉｂは、電流平衡回路１１ａの他方のチョークコイルに直列に接続される。
冷陰極管３−ｉｃは、電流平衡回路１１ｂの一方のチョークコイルに直列に接続される。さらに、電流平衡回路１１ａの他方のチョークコイルは、電流平衡回路１１ｂの他方のチョークコイルに直列に接続される。電流平衡回路１１ａの一方のチョークコイルの両端および電流平衡回路１１ｂの両方のチョークコイルの両端のうち、冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｃおよび電流平衡回路１１ａの他方のチョークコイルが接続されていない端部は互いに接続される。

また、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎは、冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ，３−１ｃ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ，３−Ｎｃ）の各組および電流平衡回路１１ａ，１１ｂに対して直列に接続された複数のスイッチング素子である。

なお、図４におけるその他の構成要素については、実施の形態１のもの（図１）と同様であるので、その説明を省略する。

次に、上記装置の動作について説明する。

実施の形態３では、実施の形態１と同様にして、インバータ回路１および昇圧トランス２により、昇圧後の高周波電圧が、冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃ、電流平衡回路１１ａ，１１ｂ、時分割用ＦＥＴ４−ｉおよび抵抗５−ｉの直列回路に印加される（ｉ＝１〜Ｎ）。また、実施の形態１と同様して、制御回路６により、ゲート信号Ｖｇｉが各時分割用ＦＥＴ４−ｉへ供給される。

したがって、時分割用ＦＥＴ４−ｉがオン状態である期間では、冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃの両端に、昇圧トランス２による昇圧後の高周波電圧が印加され、３つの冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃが点灯する。その際、２つの電流平衡回路１１ａ，１１ｂにより、冷陰極管３−ｉａのランプ電流、冷陰極管３−ｉｂのランプ電流および冷陰極管３−ｉｃのランプ電流は略同一波形となるため、３つの冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃの発光量は互いに同様となる。

このように、時分割用ＦＥＴ４−ｉがオン状態である期間では、１組３本の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃが点灯する。他方、実施の形態１と同様に、制御回路６は、インバータ回路１の出力電圧や出力電流、あるいは抵抗５−１〜５−Ｎの降下電圧に基づくランプ電流の周期より短い周期で繰り返し、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎを順番に１つずつ所定期間だけオンさせていく。したがって、制御回路６の制御によって、インバータ回路１の出力電圧や出力電流の周期より短い周期で繰り返し、冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ，３−１ｃ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ，３−Ｎｃ）が順番に１組（３本）ずつ点灯していく。

以上のように、上記実施の形態３に係る冷陰極管駆動装置は、昇圧トランス２と、複数の冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ，３−１ｃ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ，３−Ｎｃ）と、昇圧トランス２による昇圧後の高周波電圧を、時分割して、複数の冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ，３−１ｃ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ，３−Ｎｃ）へ３本ずつ印加させる制御回路６とを備える。

これにより、複数の冷陰極管（３−１ａ，３−１ｂ，３−１ｃ）〜（３−Ｎａ，３−Ｎｂ，３−Ｎｃ）が１つの昇圧トランス２で駆動されるため、各冷陰極管につき１つの昇圧トランスを設ける場合に比べ、昇圧トランスの数を減らすことができ、設置スペースおよびコストの増加を抑制することができる。また、１つのスイッチング素子（時分割用ＦＥＴ４−ｉ）で３本の冷陰極管３−ｉａ，３−ｉｂ，３−ｉｃの点灯制御を行うため、スイッチング素子（時分割用ＦＥＴ４−ｉ）の数、ひいては制御回路６により生成されるゲート信号の数および制御回路６からスイッチング素子までの配線数が少なくて済む。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る冷陰極管駆動装置は、昇圧トランス２の一次巻線の一端とアース間に抵抗２３が付加され、また、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎのドレインとアース間に抵抗２４−１〜２４−Ｎが付加され、これらに基づいて冷陰極管３−１〜３−Ｎを制御するようにしたものである。

図５は、本発明の実施の形態４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では、前述のように、昇圧トランス２の一次巻線の一端とアース間に抵抗２３が付加され、また、各時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎのドレインとアース間に抵抗２４−１〜２４−Ｎが付加されている。また、制御回路６にはＭＰＵ（Main Processing Unit）２０が接続され、当該ＭＰＵ２０には不揮発性メモリ２１が接続されている。また、装置全体を制御するタイミング信号を生成するＯＳＣ（Oscillator）２２が付加されている。

なお、図５におけるその他の構成要素については、実施の形態１のもの（図１）と同様であるので、その説明を省略する。

ここで、ＭＰＵ２０は、図示せぬ上位回路からの制御信号を受け、当該制御信号と、不揮発性メモリ２１に格納されている情報に基づいて冷陰極管駆動装置の各部を制御するための主制御回路である。

不揮発性メモリ２１は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等によって構成され、ＭＰＵ２０が制御に必要なプログラムまたはデータが格納されている。

ＯＳＣ２２は、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路等によって構成され、図示せぬ上位回路からの信号（例えば、液晶表示装置のフレーム信号）等の入力を受けて、これに同期した信号を出力する。

抵抗２３は、昇圧トランス２の一次巻線の一端とアース間に挿入され、一次巻線に流れる電流に応じた電圧を生成し、制御回路６に供給する。制御回路６は、Ａ／Ｄ変換器を有しており、当該Ａ／Ｄ変換器によって、入力された電圧（アナログ信号）をディジタル信号に変換して取り込む。

抵抗２４−１〜２４−Ｎは、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎのドレインとアース間に、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎとそれぞれ並列になるように接続されており、後述するように、冷陰極管３−１〜３−Ｎに対して、キックオフ電流を上回る電流をバイアス電流として流す。

次に、上記装置の動作について説明する。

まず、実施の形態４では、電源が投入されたり、図示せぬ上位回路から指令を受けたりした場合、図６に示す処理が実行され、冷陰極管３−１〜３−Ｎの特性が測定される。詳細な処理を以下に説明する。

ステップＳ１０：ＭＰＵ２０は、処理回数をカウントする変数ｊに初期値“１”を代入する。

ステップＳ１１：ＭＰＵ２０は、冷陰極管３−ｊを点灯する。すなわち、ＭＰＵ２０は、冷陰極管３−ｊを点灯するように制御回路６に制御信号を送る。その結果、制御回路６は、時分割用ＦＥＴ４−ｊのゲート信号Ｖｇｊをハイの状態にするので、時分割用ＦＥＴ４−ｊがオンの状態となり、冷陰極管３−ｊが点灯する。なお、いまの例（ｊ＝１）では、時分割用ＦＥＴ４−１のゲート信号Ｖｇ１がハイの状態にされ、時分割用ＦＥＴ４−１がオンの状態となり、冷陰極管３−１が点灯する。

ステップＳ１２：ＭＰＵ２０は、ｉ２，ｉ２ｊを測定する。すなわち、ＭＰＵ２０は、抵抗５−ｊに発生する電圧を検出することにより、ｉ２ｊを測定するとともに、抵抗２３に流れる電流ｉ１を検出し、検出された電流ｉ１に巻数比と変換効率を適用して、電流ｉ２を求める。いまの例では、時分割用ＦＥＴ４−１を流れる電流ｉ２１と電流ｉ２とが求められる。なお、制御回路６には、前述のようにＡ／Ｄ変換器が内蔵されているので、当該Ａ／Ｄ変換器を利用することにより、抵抗２３および抵抗５−ｊに発生する電圧を検出し、検出した電圧をそれぞれの抵抗の抵抗値によって除算することにより電流値を得る。

ステップＳ１３：ＭＰＵ２０は、以下の式１に基づいて冷陰極管３−ｊからの漏洩電流ｉｓｊと、抵抗２４−ｊへ流れるバイアス電流との和であるｉｘｊ（＝ｉｓｊ＋δ）を求める。ここで、漏洩電流とは、冷陰極管とその外部の導体（例えば、ＰＥＴに銀をスパッタリングした導電性の反射シート）との間に形成される寄生容量（または浮遊容量）を介して外部の導体に漏洩する電流をいう。すなわち、点灯状態の冷陰極管の内部に生成される陽光柱プラズマは導体であり、この導体と外部の導体の間でコンデンサが形成される。これが寄生容量である。
（数１）
ｉ２＝ｉｓｊ＋ｉ２ｊ＋δ ・・・（式１）

一方、抵抗２４−ｊに流れるバイアス電流δは、冷陰極管３−ｊに対して、キックオフ電圧以上の電圧が常に印加された状態とするためのバイアス電流である。図７は、冷陰極管の電圧−電流特性を示す図である。この図に示すように、冷陰極管３−ｊに印加する電圧を上昇していくと、流れる電流が徐々に上昇し、キックオフ電圧Ｖｋを過ぎると電圧が下降する。実施の形態４では、時分割用ＦＥＴ４−ｊのドレインとアース間に抵抗２４−ｊを接続することにより、冷陰極管３−ｊに対して、キックオフ電圧Ｖｋに対応する電流（キックオフ電流Ｉｋ）以上の電流が常に流れる状態とし、時分割用ＦＥＴ４−ｊをスイッチングすることにより、制御範囲（適正範囲）の電流となるように制御を行う構成となっている。このように、各冷陰極管に対してバイアス電流δを流すことにより、時分割用ＦＥＴ４−ｊがオンになって発光するまでの遅れ時間を短縮することができる。また、バイアス電流δを流さない場合には、時分割用ＦＥＴ４−ｊがオンになる度に、キックオフ電圧Ｖｋを超える電圧を印加する必要があるが、バイアス電流δを流すことにより、印加する電圧を低下させることができるため、バイアス電流δの設定の仕方によっては省電力化が可能になる。

なお、制御範囲は、各冷陰極管３−ｊの発光効率が最も高くなる電流値の近傍に設定されている。時分割用ＦＥＴ４−ｊによってスイッチングをしない場合は、冷陰極管３−ｊ、昇圧トランス２およびその他のパラメータ（寄生容量等）によって定まる所定の電流が流れるが、この値は、一般的には発光効率が最も高い電流値とはなっていない。このため、スイッチングによって発光効率の高い範囲に電流を設定することにより、省電力化が可能になる。

図７では、バイアス電流δと、制御範囲とは離れているが、バイアス電流δを制御範囲の下限と一致するように設定してもよい。

ステップＳ１４：ＭＰＵ２０は、冷陰極管３−ｊ以外の全ての冷陰極管を点灯した後、消灯する。いまの例では、冷陰極管３−１が点灯した状態であるので、時分割用ＦＥＴ４−２〜４−Ｎをオンの状態にした後、オフの状態にする。この結果、冷陰極管３−２〜３−Ｎを点灯した後、消灯する。なお、オンした後にオフするのは、抵抗２４−２〜２４−Ｎに対してバイアス電流を通じるためである。すなわち、いまの例では、ステップＳ１４の処理の結果、冷陰極管３−１が点灯し、それ以外は全て消灯した状態となるとともに、抵抗２４−２〜２４−Ｎにはバイアス電流が流れた状態となる。

ステップＳ１５：ＭＰＵ２０は、抵抗５−ｊに発生する電圧を検出することにより、電流ｉ２ｊを測定し、また、抵抗２３に流れる電流ｉ１を検出し、これに巻数比と変換効率を適用することにより、電流ｉ２を求める。いまの例では、時分割用ＦＥＴ４−１を流れる電流ｉ２１と電流ｉ２とが求められる。

ステップＳ１６：ＭＰＵ２０は、以下の式２に基づいて抵抗２４−ｊへ流れるバイアス電流δを求める。ここで、バイアス電流δは、全ての冷陰極管３−１〜３−１−Ｎにおいて略同一であると仮定している。また、バイアス電流δは、実際には、時分割用ＦＥＴ４−ｊがオンの状態とオフの状態とで異なるが、これらの差は僅少であるとして、これらを略等しいものと扱っている。
（数２）
ｉ２＝ｉｘｊ＋ｉ２ｊ＋（ｎ−１）δ ・・・（式２）

ステップＳ１７：ＭＰＵ２０は、インバータ回路１に電圧を再度印加した後、冷陰極管３−ｊを再度点灯させる。すなわち、インバータ回路１の電圧を一旦停止して、抵抗２４−１〜２４−Ｎに流れるバイアス電流δを“０”の状態にした後、冷陰極管３−ｊを点灯する。いまの例では、ＭＰＵ２０は、時分割用ＦＥＴ４−ｊをオンの状態にすることで、冷陰極管３−ｊを点灯させる。いまの例では、時分割用ＦＥＴ４−１がオンの状態とされて冷陰極管３−１が点灯され、抵抗２４−１のみにバイアス電流が流れた状態となる。

ステップＳ１８：ＭＰＵ２０は、抵抗５−ｊに発生する電圧を検出することにより、電流ｉ２ｊを測定し、また、抵抗２３に流れる電流ｉ１を検出し、これに巻数比と変換効率を適用することにより、電流ｉ２を求める。いまの例では、時分割用ＦＥＴ４−１を流れる電流ｉ２１と電流ｉ２とが求められる。なお、電流の計測方法は、ステップＳ１５の場合と同様である。

ステップＳ１９：ＭＰＵ２０は、前述の式１に基づいて漏れ電流ｉｓｊを算出する。すなわち、ＭＰＵ２０は、ステップＳ１６において求めたδの値と、ステップＳ１８で計測したｉ２，ｉ２ｊを式１に代入することにより、ｉｓｊの値を求める。いまの例では、δの値と、ステップＳ１８で計測したｉ２，ｉ２１を式１に代入することにより、漏電流ｉｓ１が求まる。なお、求めたｉｓｊの値については、不揮発性メモリ２１に格納する。

ステップＳ２０：ＭＰＵ２０は、処理回数をカウントする変数ｊを１インクリメントする。

ステップＳ２１：ＭＰＵ２０は、変数ｊの値が冷陰極管の個数Ｎを上回っているか否かを判定し、上回っている場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップＳ１１に戻って同様の処理を繰り返す。いまの例では、ステップＳ２１の処理によりｊ＝２となっているので、ステップＳ２１ではＮＯと判定されステップＳ１１に戻り、ｊ＝２の場合の処理が実行される。

以上の処理により、バイアス電流δおよび漏電流ｉｓｊを求めることができる。このようにして求めたバイアス電流δおよび漏電流ｉｓｊを参照することで、冷陰極管３−１〜３−Ｎが適正な範囲で動作しているか否かを判定することができる。すなわち、出荷前の調整段階では、これらの値を直接参照することにより、全ての冷陰極管３−１〜３−Ｎが設計値に近い動作範囲で動作しているか否かを判定することができる。設計値に近い動作範囲で動作していない場合には、当該冷陰極管を交換することにより、不具合の発生を未然に防ぐことができる。

また、出荷後であれば、ユーザに不具合等の発生を知らせることができる。すなわち、漏電流ｉｓｊが変化した場合には、例えば、外圧等によって冷陰極管と外部の導体との位置関係等が変化したことが想定されるので、冷陰極管を特定するための情報（例えば、冷陰極管を示す番号（＝１〜Ｎ））とともに、不具合が発生していることをユーザに呈示する。また、バイアス電流δが変化した場合（減少した場合）には、例えば、冷陰極管の寿命が近づいていることが想定されるので、冷陰極管を特定するための情報とともにユーザにその旨を呈示する。これにより、ユーザは、冷陰極管の異常等を知ることができる。また、メーカが修理を行う場合にも、原因を容易に特定することができる。

さらに、一般的に、寄生容量が増加すると、キックオフ電圧特性が変化する（キックオフ電圧のピークが低くなる）ことが知られている。そのため、漏電流ｉｓｊが増減した場合には、予め定められているバイアス電流では、正常な動作が期待できない場合が想定されるので、そのような場合（漏電流ｉｓｊが変化した場合）には、動作を終了してその旨を通知するようにしてもよい。

つぎに、冷陰極管３−１〜３−Ｎを点灯する際の動作について説明する。図８は、点灯動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、図６の処理が終了した後に実行される。このフローチャートが開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ３０：ＯＳＣ２２を設定する。ＯＳＣ２２は、ＰＬＬ等によって構成されており、図示せぬ上位回路から入力される信号に同期した基準信号を出力する。具体的には、ＯＳＣ２２は、例えば、液晶表示装置のフレーム周期である３０ｍｓまたは４０ｍｓの周期であって、液晶表示装置の駆動信号に同期する基準信号を生成して出力する。このようにフレーム周期に同期した信号を基準信号とすることで、液晶の表示のタイミングと、バックライトによる照明のタイミングを同期させ、フリッカノイズの発生を抑制することができる。

ステップＳ３１：ＭＰＵ２０は、不揮発性メモリ２１に格納されているδ，ｉｓｊ（ｊ＝１〜Ｎ）の値（図６の処理によって格納された値）を読み出す。

ステップＳ３２：ＭＰＵ２０は、制御回路６に対して制御信号を供給し、ＯＳＣ２２から出力される基準信号に同期してインバータ回路１を動作させる。この結果、インバータ回路１は、ＯＳＣ２２から供給される基準信号に同期して、正弦波を発生する。

ステップＳ３３：ＭＰＵ２０は、処理回数をカウントする変数ｊに初期値“１”を代入する。

ステップＳ３４：ＭＰＵ２０は、後述するステップＳ３８の処理により不揮発性メモリ２１に格納されている過去におけるｉ２，ｉ２ｊの値を読み出す。なお、不揮発性メモリ２１には、インバータ回路１が出力する交流電圧の３〜１０周期分のｉ２，ｉ２ｊの値が格納されており、ステップＳ３４ではこれらの値が読み出される。第１回目の処理では、これらの値はまだ格納されていないので、読み出しは行われない。

ステップＳ３５：ＭＰＵ２０は、ステップＳ３４において読み出された値に基づいて、時分割用ＦＥＴ４−ｊをオンの状態に保持する時間であるオン時間を計算する。すなわち、時分割用ＦＥＴ４−ｊは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって制御されており、ステップＳ３４において読み出した過去３〜１０周期分のｉ２，ｉ２ｊの値の、例えば、平均値に基づいてオン時間を計算する。より具体的には、例えば、冷陰極管３−ｊを流れる電流は、ｉ２ｊ＋δ（但し、δは一定）で表されるので、過去３〜１０周期分のｉ２ｊ＋δの平均値が所定の値よりも小さい場合には、パルス幅を基準の幅よりも広くし、平均値が所定の値よりも大きい場合には、パルス幅を基準の幅よりも狭くする。なお、過去３〜１０周期分ではなく、１周期〜２周期であってもよい。

ステップＳ３６：ＭＰＵ２０は、ステップＳ３５において求めたオン時間だけ、時分割用ＦＥＴ４−ｊをオンの状態にして冷陰極管３−ｊを点灯させる。

ステップＳ３７：ＭＰＵ２０は、制御回路６に制御信号を送り、冷陰極管３−ｊが点灯している期間におけるｉ２，ｉ２ｊの値を測定させる。具体的には、抵抗５−ｊに生じる電圧からｉ２ｊを計算し、抵抗２３に生じる電圧に、巻数比と変換効率を適用することで、ｉ２を計算する。

ステップＳ３８：ＭＰＵ２０は、制御回路６において測定されたｉ２，ｉ２ｊの値を取得し、不揮発性メモリ２１に格納する。なお、不揮発性メモリ２１には、３〜１０周期分のｉ２，ｉ２ｊの値が格納されているようにし、それを上回った場合には最も古い値から順番に削除して新しい値を上書きする。

ステップＳ３９：ＭＰＵ２０は、ステップＳ３７において計測されたｉ２，ｉ２ｊの値を、上述した式１に代入し、漏電流ｉｓｊを求める。

ステップＳ４０：ＭＰＵ２０は、ステップＳ３７で測定したｉ２，ｉ２ｊの値およびステップＳ３９で計算したｉｓｊの値を参照し、これらが正常な範囲であるか否かを判定する。その結果、正常な範囲でない場合には、例えば、異常が発生したことを上位回路に伝えるとともに、処理を終了する。また、それ以外の場合にはステップＳ４１に進む。

ステップＳ４１：ＭＰＵ２０は、処理回数をカウントする変数ｊの値を“１”インクリメントする。

ステップＳ４２：ＭＰＵ２０は、ｊの値がＮの値を上回ったか否かを判定し、上回った場合にはステップＳ４３に進み、それ以外の場合にはステップＳ３４に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。

ステップＳ４３：ＭＰＵ２０は、上位回路から冷陰極管を消灯する旨の指示がなされたか否かを判定し、消灯の指示がなされた場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップＳ３３に戻って同様の処理を繰り返す。

以上の処理によれば、上位回路から供給される信号に同期してＯＳＣ２２から基準信号を出力し、当該基準信号に基づいて冷陰極管３−ｊを点灯するようにしたので、例えば、液晶表示装置のバックライトとして冷陰極管３−ｊを使用する場合、フレーム周期に同期した基準信号によって動作させることにより、フリッカノイズの発生を抑制することができる。

また、以上の処理によれば、電流ｉ２，ｉ２ｊ，ｉｓｊを検出し、当該検出値に基づいて時分割用ＦＥＴ４−ｊを制御するようにしたので、各冷陰極管に流れる電流を正確に制御することができる。また、その結果、各冷陰極管の輝度を一定に保つことが可能になるため、例えば、液晶表示装置のバックライトとして使用する場合には、各冷陰極管間の輝度ムラを解消することが可能になる。すなわち、各管の電流をより正確に測定・制御することができるので、輝度制御をより正確に行うことにより、ＴＶモニタ等の輝度ムラの解消にも資することができる。

また、昇圧トランス２の二次巻線と寄生容量との間で、基本周波数の３倍周波数で共振させ、３次高調波を発生させることにより、発光効率を高めているような場合には、漏電流ｉｓｊを測定し、これに基づいて制御をすることにより、３倍周波数で共振するように調整することができる。すなわち、共振が発生していない場合には、時分割用ＦＥＴ４−１〜４−Ｎのスイッチング周波数を変化させるか、または、インバータ回路１の発振周波数を変化させることにより、漏電流ｉｓｊが、共振回路のＱ値を乗算した値の電流が流れるように調整する。これにより、３倍周波数で共振させることができる。

ところで、以上の実施の形態では、各冷陰極管に流れる電流が一定になるように制御することで、各冷陰極管の輝度が一定となるように制御した。しかしながら、各冷陰極管の電流−輝度特性が異なる場合には、電流を一定にしただけでは、輝度は同じとはならない。そこで、図９に示す処理を実行することにより、各冷陰極管の電流と輝度特性が異なる場合であっても、各冷陰極管の輝度を一定に保つことができる。なお、図９の処理を実行する前提として、各冷陰極管の電流と輝度の特性を予め測定し、また、それぞれの冷陰極管における目標管電流値を不揮発性メモリ２１に格納しておく。具体的には、冷陰極管３−１は目標管電流値が３ｍＡであり、冷陰極管３−２は目標管電流値は３．５ｍＡであり、冷陰極管３−３は目標管電流値は４ｍＡであり、・・・、といった具合である。

ステップＳ５０：ＭＰＵ２０は、不揮発性メモリ２１に予め格納されている各冷陰極管の目標管電流値を取得する。なお、目標電流値そのものではなく、ステップＳ５１で生成されるカウント値を予め格納しておき、これを取得するようにしてもよい。

ステップＳ５１：ＭＰＵ２０は、ステップＳ５０で取得した目標管電流値を定数倍し、カウント値をそれぞれ生成する。例えば、冷陰極管３−１の目標管電流値が３ｍＡである場合には、例えば、３を１０倍してカウント値３０を得る。なお、定数倍は１０倍以外であってもよい。

ステップＳ５２：ＭＰＵ２０は、ステップＳ５１で生成されたカウント値を、不揮発性メモリ２１に設けられているリングバッファに格納する。この結果、リングバッファには、冷陰極管３−１〜３−Ｎに対応するカウント値が順番に格納される。

ステップＳ５３：ＭＰＵ２０は、リングカウンタに格納されているカウント値の中から最大値を有するものを選択する。例えば、冷陰極管３−１のカウント値が３０であり、冷陰極管３−２のカウント値が３５であり、冷陰極管３−３のカウント値が４０であり、それ以外は全て３０である場合には、冷陰極管３−３に対応するカウント値４０が選択される。

なお、最大値が複数存在する場合には、例えば、番号が小さい冷陰極管を優先して選択する。あるいは、乱数によって、アトランダムに選択することができる。

ステップＳ５４：ＭＰＵ２０は、ステップＳ５３で選択したカウント値に対応する冷陰極管を所定の時間だけ点灯させる。すなわち、ＭＰＵ２０は、最大のカウント値に対応する冷陰極管を制御する時分割用ＦＥＴを所定の時間だけオンの状態とする。なお、この例では、先の例とは異なり、ＰＷＭ制御ではなく、予め定められた時間だけ時分割用ＦＥＴをオンの状態にする。

ステップＳ５５：ＭＰＵ２０は、ステップＳ５４で点灯された冷陰極管に流れる電流ｉ２ｙを測定する。具体的には、ｉ２ｙ＝ｉ２ｊ＋δ（δは一定と仮定する）であるので、ｉ２ｊを測定し、得られた結果と、予め求めておいたδをこの式に代入することでｉ２ｙを計算する。

ステップＳ５６：ＭＰＵ２０は、ステップＳ５３において選択した最大カウント値から、ｉ２ｙに対応する値を減算する。例えば、カウント値が４０である場合に、ｉ２ｙが４ｍＡである場合には、ｉ２ｙに対応する値として４をカウント値４０から減算する。

ステップＳ５７：ＭＰＵ２０は、ステップＳ５６における減算の結果が非負数であるか否かを判定し、非負数（０以上の値）である場合にはステップＳ５９に進み、それ以外の場合（キャリーＦが発生した場合）にはステップＳ５８に進む。

ステップＳ５８：ＭＰＵ２０は、当該カウント値について、キャリーＦを発生する。その結果、次回からの処理においては、当該カウント値については処理対象から除外される（ステップＳ５３の選択対象から除外される）。

ステップＳ５９：ＭＰＵ２０は、リングバッファに格納されているカウント値の全てに対してキャリーＦが発生したか否かを判定し、全てにキャリーＦが発生した場合にはステップＳ６０に進み、それ以外の場合にはステップＳ５３に戻って同様の処理を繰り返す。

ステップＳ６０：ＭＰＵ２０は、全てのキャリーＦを削除し、全てのリングバッファを復活させる。その結果、全てのカウント値が処理対象として設定される。

ステップＳ６１：ＭＰＵ２０は、上位回路から消灯を指示する指令がなされたか否かを判定し、消灯を指示する指令がなされた場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップＳ５３に戻って同様の処理を繰り返す。

以上の処理によれば、各冷陰極管に流れる管電流が略一定であるとすると、カウント値の大小によって、単位時間においてオンの状態となる頻度が変化する。すなわち、カウント値が大きい場合には単位時間においてオンの状態となる頻度が高くなり、また、カウント値が小さい場合には単位時間においてオンの状態となる頻度が低くなる。カウント値は、目標管電流値に応じて設定されるので、目標管電流値が大きい冷陰極管（電流に対する輝度が小さい冷陰極管）に対しては高い頻度でオンの状態とされ、目標管電流値が小さい冷陰極管（電流に対する輝度が大きい冷陰極管）に対しては低い頻度でオンの状態とされるので、各冷陰極管の輝度を略同じに保つことが可能になる。

また、以上の処理では、リングカウンタを使用し、減算結果が負数となった場合には、キャリーＦを発生して処理対象から除外し、全てのキャリーＦが発生した場合に、これをクリアして処理対象に再設定するようにした。このため、例えば、減算結果が負数となった場合に当該カウンタをクリアし、初期値を再設定する場合に比較すると、誤差の累積を防止できる。すなわち、そのような方法では、初期値が４０である場合に、減算が進んで値２になったとき、減算値である電流値が４であるとすると、減算結果は負数となるため次回の選択から除外され、その後、全てのリングカウンタが削除された時点で、初期値４０がリロードされて復活となる。このため、値２の場合に引ききれなかった電流値２（＝４−２）の分だけ誤差が累積していくことになる。

一方、本実施の形態の場合には、値２から４を引いた値は−２であるが、リングカウンタであることから３８となり、キャリーＦが発生して処理対象から除外される。そして、全てのキャリーＦが発生した場合には、３８を初期値として同様の処理が繰り返されるので、誤差の蓄積はない。

以上は、目標管電流値を制御目標として制御する場合の例であるが、目標周波数を制御目標として制御することも可能である。図１０は、目標周波数を定めて、これを制御目標として制御を行う場合の処理の流れを説明するフローチャートである。なお、この処理の前提として、各冷陰極管は図１１に示すような輝度−周波数特性を有している。ここで、輝度は昇圧トランス２のインダクタンスと冷陰極管の寄生容量とによって定まる共振周波数ｆｒにおいて最大となる。しかしながら、共振周波数ｆｒでは、冷陰極管に印加される電圧はそれ以外の周波数よりも高くなるので、消費電力が大きくなってしまう。また、昇圧トランス２のインダクタンスと冷陰極管の寄生容量は、温度等によっても変動するため、共振周波数ｆｒは不安定である。そこで、共振周波数ｆｒを外れた駆動周波数ｆｄ（共振周波数ｆｒの輝度から３０％低下した輝度に対応する周波数）に時分割の周波数を設定することにより、安定性を高めている。なお、各冷陰極管はそれぞれに特有の共振周波数を有しているので、各冷陰極管に応じた駆動周波数ｆｄを設定し、当該駆動周波数を目標周波数として不揮発性メモリ２１に格納し、以下の制御を行う。

ステップＳ７０：ＭＰＵ２０は、不揮発性メモリ２１に予め格納されている各冷陰極管の目標周波数を取得する。なお、目標周波数ではなく、ステップＳ７１で生成されるカウント値を予め計算しておき、これを取得するようにしてもよい。

ステップＳ７１：ＭＰＵ２０は、ステップＳ７０で取得した目標周波数を定数倍し、カウント値をそれぞれ生成する。例えば、冷陰極管３−１の目標周波数が１０ｋＨｚである場合、例えば、１０，０００を１／１００倍してカウント値１００を得る。なお、定数倍は１／１００倍以外であってもよい。

ステップＳ７２：ＭＰＵ２０は、ステップＳ７１で生成されたカウント値を、不揮発性メモリ２１に設けられているリングバッファに格納する。この結果、リングバッファには、冷陰極管３−１〜３−Ｎに対応するカウント値が順番に格納される。

ステップＳ７３：ＭＰＵ２０は、ステップＳ７２において格納されたカウント値の中から最大の値を有するものを選択する。例えば、冷陰極管３−１のカウント値が１００であり、冷陰極管３−２のカウント値が１１０であり、冷陰極管３−３のカウント値が９０であり、それ以外は全て１０５である場合には、冷陰極管３−２に対応するカウント値１１０が選択される。

なお、最大値が複数存在する場合には、前述の場合と同様に、例えば、番号が小さい冷陰極管のカウント値を優先して選択する。あるいは、乱数によって、アトランダムにカウント値を選択することができる。

ステップＳ７４：ＭＰＵ２０は、ステップＳ７３で選択したカウント値に対応する冷陰極管を所定の時間だけ点灯させる。すなわち、ＭＰＵ２０は、最大のカウント値に対応する冷陰極管を制御する時分割用ＦＥＴを所定の時間だけオンの状態とする。なお、この例でも、先の例とは異なり、ＰＷＭ制御ではなく、予め定められた時間だけ時分割用ＦＥＴをオンの状態にする。

ステップＳ７５：ＭＰＵ２０は、ステップＳ７４で点灯された冷陰極管に対応するカウント値から時分割用ＦＥＴの平均駆動周波数に対応する所定の値を減算する。例えば、平均駆動周波数が５０ｋＨｚの場合には、例えば、カウント値から５を減算する。なお、５以外の値を減算するようにしてもよい。

ステップＳ７６：ＭＰＵ２０は、ステップＳ７５における減算の結果が非負数であるか否かを判定し、非負数（０以上の値）である場合にはステップＳ７８に進み、それ以外の場合（キャリーＦが発生した場合）にはステップＳ７７に進む。

ステップＳ７７：ＭＰＵ２０は、当該カウント値について、キャリーＦを発生する。その結果、次回からの処理においては、当該カウント値については処理の対象から除外される（ステップＳ７３の選択の対象から除外される）。

ステップＳ７８：ＭＰＵ２０は、リングバッファに格納されているカウント値の全てに対してキャリーＦが発生したか否かを判定し、全てにキャリーＦが発生した場合にはステップＳ７９に進み、それ以外の場合にはステップＳ７３に戻って同様の処理を繰り返す。

ステップＳ７９：ＭＰＵ２０は、全てのキャリーＦを削除し、全てのリングバッファを復活させる。その結果、全てのカウント値が処理の対象として再度設定される。

ステップＳ８０：ＭＰＵ２０は、上位回路から消灯を指示する指令がなされたか否かを判定し、消灯を指示する指令がなされた場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップＳ７３に戻って同様の処理を繰り返す。

以上の処理によれば、カウント値の大小によって、単位時間においてオンの状態となる頻度が変化する。すなわち、カウント値が大きい場合には単位時間においてオンの状態となる頻度が高くなり、また、カウント値が小さい場合には単位時間においてオンの状態となる頻度が低くなる。カウント値は、目標周波数に応じて設定されるので、目標周波数が高い冷陰極管に対しては高い頻度でオンの状態とされ、目標周波数が低い冷陰極管に対しては低い頻度でオンの状態とされるので、各冷陰極管の輝度を略同じに保つことが可能になる。また、各冷陰極管の共振周波数ｆｒとは異なる周波数ｆｄに駆動周波数を設定できることから、温度変化等に対して安定した動作を期待することができる。

また、以上の処理によれば、図９の処理の場合と同様に、誤差の蓄積がないことから、正確に周波数を制御することができる。

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１〜４では、ある期間に同時に点灯する冷陰極管の数は１〜３のいずれかであるが、ある期間に同時に点灯する冷陰極管の数を４以上とし、４本以上の冷陰極管を１つの時分割用ＦＥＴで点灯制御するようにしてもよい。

また、実施の形態４を、実施の形態２，３のように、複数の冷陰極管を接続するように構成することも可能である。なお、その場合、２本の冷陰極管を接続する場合にはこれら２本の冷陰極管に流れる電流をｉ２ｊとし、これら２本の冷陰極管から漏出る電流を漏洩電流ｉｓｊとすればよい。また、３本の冷陰極管を接続する場合にはこれら３本の冷陰極管に流れる電流をｉ２ｊとし、これら３本の冷陰極管から漏出る電流を漏洩電流ｉｓｊとすればよい。

また、以上の各実施の形態では、各冷陰極管に流れる電流を調整する場合、オン時間を制御することにより、電流を制御するようにしたが、例えば、インバータ回路１が発生する正弦波の電圧を可変することによって電流値を制御することも可能である。但し、その場合には、全ての冷陰極管に印加される電圧が変化することになるので、全ての冷陰極管に流れる電流が少ない場合には、インバータ回路１の出力電圧を上げ、全ての冷陰極管に流れる電流が多い場合には、インバータ回路１の出力電圧を下げることにより調整する。

また、実施の形態４では、昇圧トランス２の一次巻線側に抵抗２３を挿入するようにしたが、二次巻線側に抵抗を挿入して電流を検出するようにしてもよい。但し、二次巻線側は電圧が高いので、分圧等によって電圧値を下げる必要がある。

また、以上の各実施の形態においては、液晶表示装置との関係については、言及していないが、例えば、冷陰極管の長手方向が液晶パネルの水平走査ラインと平行になるように配置し、水平走査ラインの走査に対応して、冷陰極管を点灯するようにしてもよい。そのような実施の形態によれば、水平走査ラインが走査されている領域のみにバックライトが照射され、それ以外の領域にはバックライトが照射されないため、液晶の応答速度が遅いことに起因して、画像が乱れることを防止できる。

本発明は、例えば、液晶ＴＶ、液晶モニタなどにおける液晶ディスプレイのバックライトに使用される複数の冷陰極管の駆動に適用可能である。

Claims (2)

1. 昇圧トランスと、
   複数の冷陰極管と、
   上記複数の冷陰極管のうちの１または複数の冷陰極管ずつ時分割して、上記昇圧トランスによる昇圧後の高周波電圧で点灯させる時分割制御回路と、
   所定の周期の高周波電圧を生成するインバータ回路とを備え、
   上記時分割制御回路は、上記インバータ回路により生成される高周波電圧あるいは上記インバータ回路から上記複数の冷陰極管へ供給される電流の１周期内を複数に時分割し、時分割された各期間について順番に、上記昇圧トランスより出力される高周波電圧で、上記複数の冷陰極管のうちの１または複数の冷陰極管ずつ点灯させる冷陰極管駆動装置において、
   上記複数の冷陰極管に各々直列接続され、上記スイッチング素子に各々並列接続されたバイアス電流を流すための抵抗素子と、
   上記スイッチング素子とアースとの間に各々接続された電流検出用の抵抗素子と、
   上記昇圧トランスの一次巻線もしくは二次巻線のアース側に設けられた二次側全電流検出用の抵抗素子と
   を設け、
   前記制御回路は、各冷陰極管の輝度を略同じに保つために各冷陰極管に流す電流の目標である目標電流に対応するカウント値を保持し、その中から最大のカウント値を選択して対応する冷陰極管を点灯した後に所定の値を減算し、カウント値が所定の値以下になった場合には当該カウント値を削除して、残りのカウント値に対して同様の処理を繰り返す
   ことを特徴とする冷陰極管駆動装置。
2. 昇圧トランスと、
   複数の冷陰極管と、
   上記複数の冷陰極管のうちの１または複数の冷陰極管ずつ時分割して、上記昇圧トランスによる昇圧後の高周波電圧で点灯させる時分割制御回路と、
   所定の周期の高周波電圧を生成するインバータ回路とを備え、
   上記時分割制御回路は、上記インバータ回路により生成される高周波電圧あるいは上記インバータ回路から上記複数の冷陰極管へ供給される電流の１周期内を複数に時分割し、時分割された各期間について順番に、上記昇圧トランスより出力される高周波電圧で、上記複数の冷陰極管のうちの１または複数の冷陰極管ずつ点灯させる冷陰極管駆動装置において、
   上記複数の冷陰極管に各々直列接続され、上記スイッチング素子に各々並列接続されたバイアス電流を流すための抵抗素子と、
   上記スイッチング素子とアースとの間に各々接続された電流検出用の抵抗素子と、
   上記昇圧トランスの一次巻線もしくは二次巻線のアース側に設けられた二次側全電流検出用の抵抗素子と
   を設け、
   前記制御回路は、各冷陰極管の輝度を略同じに保つための各冷陰極管の目標となる駆動周波数である目標周波数に対応するカウント値を保持し、その中から最大のカウント値を選択して対応する冷陰極管を点灯した後に所定の値を減算し、カウント値が所定の値以下になった場合には当該カウント値を削除して、残りのカウント値に対して同様の処理を繰り返す
   ことを特徴とする冷陰極管駆動装置。

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