JP4697537B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

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Description

本発明は、放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置に関する。
パーソナルコンピュータ等のディスプレイには液晶が使用されることがある。その場合、液晶自体は発光しないので、ディスプレイに画像を表示するためには、液晶板の背後から光を照射する必要がある。照射のためのバックライトとして、冷陰極管等の放電灯が使用される。
特開2002−82327号公報(第13〜15頁、図27、図33、図39)
ところで、液晶は、光を遮断する方向に並んでいる場合であっても、完全に光を遮断することは難しい。従って、一様な明るさのバックライトを用いる場合には、光を遮断すべき部分でも光がもれてしまい、ディスプレイ全体としてのコントラストが低下してしまうことがある。また、その場合、光を遮断すべき部分に対してもバックライトを照射しているため、消費電力を浪費していることとなる。
そこで、本発明は、放電灯の輝度を部分的に調整することのできる放電灯点灯装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は、第1の電極と第2の電極とを有する放電灯を駆動する放電灯駆動装置であって、第1の電極に接続され、第1の電極に第1の高周波交流電圧を印加する第1の駆動部と、第2の電極に接続され、第2の電極に第2の高周波交流電圧を印加する第2の駆動部と、放電灯内に形成されるべき明暗を示すコントラスト情報が入力される入力部と、第1の高周波交流電圧及び第2の高周波交流電圧を調整して放電灯内に明暗を形成するために、入力部に入力されたコントラスト情報に基づいて第1の駆動部及び第2の駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1の高周波交流電圧の位相と前記第2の高周波交流電圧の位相とが同位相、かつ、前記第1の高周波交流電圧の波高値と前記第2の高周波交流電圧の波高値とが異なる波高値となるように前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置を提供している。
入力部において放電灯の点灯が指示されると、制御部によって、第1の駆動部から第1の高周波交流電圧が放電灯の第1の電極に印加され、第2の駆動部から第2の高周波交流電圧が放電灯の第2の電極に印加される。これにより、第1の電極及び第2の電極は、電子を放電するので、放電灯が発光する。このとき、第1の高周波交流電圧及び第2の高周波交流電圧は、コントラスト情報に基づいて調整されているので、放電灯内にはコントラスト情報に基づいた明暗が形成される。この場合には、放電灯内の放電灯の両端部以外の位置に暗部が形成される。
また、本発明の別の観点によれば、第1の電極と第2の電極とを有する放電灯を駆動する放電灯駆動装置であって、第1の電極に接続され、第1の電極に第1の高周波交流電圧を印加する第1の駆動部と、第2の電極に接続され、第2の電極に第2の高周波交流電圧を印加する第2の駆動部と、放電灯内に形成されるべき明暗を示すコントラスト情報が入力される入力部と、第1の高周波交流電圧及び第2の高周波交流電圧を調整して放電灯内に明暗を形成するために、入力部に入力されたコントラスト情報に基づいて第1の駆動部及び第2の駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1の高周波交流電圧の位相と前記第2の高周波交流電圧の位相とが逆相、かつ、前記第1の高周波交流電圧の波高値と前記第2の高周波交流電圧の波高値とが異なる波高値となるように前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置を提供している。
入力部において放電灯の点灯が指示されると、制御部によって、第1の駆動部から第1の高周波交流電圧が放電灯の第1の電極に印加され、第2の駆動部から第2の高周波交流電圧が放電灯の第2の電極に印加される。これにより、第1の電極及び第2の電極は、電子を放電するので、放電灯が発光する。このとき、第1の高周波交流電圧及び第2の高周波交流電圧は、コントラスト情報に基づいて調整されているので、放電灯内にはコントラスト情報に基づいた明暗が形成される。この場合には、放電灯内の放電灯の一方の端部から連続する暗部が形成される。
好ましくは、第1の駆動部及び第2の駆動部は、複数個の放電灯に対して同一の第1の高周波交流電圧及び同一の第2の高周波交流電圧を印加する。このような構成によれば、一組の第1の駆動部及び第2の駆動部を制御することで、複数の放電灯に一様な明暗が形成される。
好ましくは、放電灯点灯装置は、第1の駆動部と第2の駆動部のペアを複数組備え、複数個の放電灯を点灯するために、制御部は、各ペアを個別に制御する。このような構成によれば、複数個の放電灯に個別に暗部を形成することができるので、ディスプレイ等の所望の位置のコントラストを更に上げることができる。
好ましくは、制御部は、更に、放電灯をオン・オフするためのオン・オフ情報に基づいて各ペアを制御する。このような構成によれば、放電灯の点灯及び消灯も、コントラストを上げるために利用することができる。
好ましくは、放電灯点灯装置は、放電灯をディスプレイと組み合わせて使用する場合に、少なくとも4個のペアを備え、放電灯により照射されるディスプレイのうちの少なくとも4隅は、異なる前記放電灯により照射される。このような構成によれば、例えば、第1の駆動部及び第2の駆動部のペアを4組備えている場合には、画面を4分割してそれぞれの放電灯に明暗を形成することができるので、ディスプレイ等のコントラストを更に上げることができる。
好ましくは、入力部に入力されるコントラスト情報は、ディスプレイに表示すべき画像情報に関連したデータである。このような構成によれば、画像情報に基づいてディスプレイ等のコントラストを上げることができる。
本発明の放電灯点灯装置は、放電灯の輝度を部分的に調整することにより、放電灯が照射するディスプレイ等のコントラストを上げることができる。
本発明の第1の実施の形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図1に、本実施の形態による放電灯点灯装置の構成を示す。放電灯点灯装置10は、n個(nは2以上の自然数)の放電灯ユニット12と、各放電灯ユニット12を制御する制御部14と、入力部16とを有する。本実施の形態の放電灯点灯装置は、液晶等からなる画像表示パネルを備えた表示装置のバックライトとして使用でき、画像表示パネルは、放電灯が発する光によって照射される。
放電灯ユニット12は、ユニットに装着された放電灯18を点灯するための装置である。図2は、放電灯18を説明する図である。放電灯18は、冷陰極管からなる。詳細には、内部に蛍光体が塗布された細長いガラス管20と、ガラス管20内部の両端にそれぞれ設けられた電極22a,22bとからなり、ガラス管20の内部に低圧の水銀が封止されている。なお、本実施の形態の放電灯点灯装置により点灯される放電灯は、図2に示す直管形に限らず、L字形、W字形、コの字形などの適宜の形状を採るものである。また、放電灯には、内部にキセノンなどの不活性ガスが封入されているものも含まれる。
放電灯ユニット12は、第1の駆動部30と、第2の駆動部32とを有する。第1の駆動部30及び第2の駆動部32は、共にインバータ回路であり、制御部14によって制御される。第1の駆動部30は、放電灯18の一方の電極22aに接続される。第1の駆動部30には、電源電圧Vinが供給される。第1の駆動部30は、入力された電源電圧Vinを第1の高周波交流電圧Vout1に変換し、放電灯18の一方の電極22aに印加する。第1の高周波交流電圧Vout1は、例えば、実効電圧が500〜1000Vrmsであり、周波数は30〜100kHz、好ましくは60kHzである。なお、本実施の形態において、電源電圧Vinは直流であるが、電源電圧Vinは、交流でも良い。この場合は、第1の駆動部30は、コンバータ回路とインバータ回路とを備え、交流をコンバータ回路により直流とし、その直流をインバータ回路で再び交流にすれば良い。
第2の駆動部32は、放電灯18の一方の電極22bに接続される。また、第2の駆動部32にも、電源電圧Vinが供給される。第2の駆動部32は、入力された電源電圧Vinを第2の高周波交流電圧Vout2に変換し、放電灯18の他方の電極22bに印加する。本実施の形態において、第2の高周波交流電圧Vout2は、第1の高周波交流電圧Vout1と同一の周波数を有する。また、電源電圧Vinが交流の場合は、第2の駆動部32にコンバータ回路とインバータ回路とを備え、交流をコンバータ回路により直流とし、その直流をインバータ回路で再び交流にすれば良い。
制御部14は、各放電灯ユニット12に接続され、入力部16からの出力に基づき、第1および第2の高周波交流電圧Vout1、Vout2の発振周波数、波高値及びデューティ比を、各放電灯ユニット12毎に制御する。制御部14は、図示しないが、発振器や、位相シフト回路を備えている。入力部16は、通常の点灯のオン・オフスイッチやキーボードの他に、コントラスト種別切り換えスイッチ(図示せず)及びコントラスト位置調整つまみ(図示せず)を有する。コントラスト種別切り換えスイッチは、後述する制御(A)又は制御(B)を選択するためのスイッチである。コントラスト位置調整つまみは、コントラストを調整する位置を選択するためのつまみである。
次に、放電灯装置10の動作について説明する。例えば、ユーザが、入力部16において放電灯18の点灯を指示すると、制御部14は、駆動部30に第1の高周波交流電圧Vout1を生成させ、駆動部32に第2の高周波交流電圧Vout2を生成させる。なお、ここでは、コントラスト種別切り換えスイッチ及びコントラスト位置調整つまみは使用されていない。第1の高周波交流電圧Vout1は電極22aに印加され、第2の高周波交流電圧Vout2は電極22bに印加される。電極22a及び電極22bは、電圧が印加されると電子を放電する。この電子の放電により、放電灯18が発光することとなる。通常、制御部14は、第1の高周波交流電圧Vout1及び第2の高周波交流電圧Vout2を互いに逆相になるように、かつ、同じ波高値となるように制御する。これにより、放電灯を均一に発光させることができる。
一方、本実施の形態による放電灯点灯装置10は、放電灯18が発する光を部分的に調整することを目的としている。そこで、本実施の形態では、制御部14が、上記とは異なる制御を行う。具体的には、第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2とを、(A)同相、又は、(B)逆相かつ異なる波高値、となるように変化させる。以下で、それぞれの制御について説明する。
まず、(A)第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2とが同相、の場合について、図3(a)及び図3(b)を参照しながら説明する。ここでは、コントラスト種別切り換えスイッチで、制御(A)が選択される。なお、(A)の制御は、一旦、通常通りに、第1の高周波交流電圧Vout1及び第2の高周波交流電圧Vout2を、逆相かつ同じ波高値にした後に行われる。図3(a)は、第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2の波高値が同一の場合を示した図であり、図3(b)は、第1の高周波交流電圧Vout1の波高値が、第2の高周波交流電圧Vout2の波高値よりも大きい場合を示した図である。この波高値の大きさの違いは、コントラスト位置調整つまみによって調整される。
図4(a)は、第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2とを同相、かつ、同波高値とした場合(図3(a))の放電灯18の点灯状態を示した図である。図4(a)では、放電灯18の中心部近傍に暗部Aが形成されている。本実施の形態において、暗部とは、周囲よりも輝度の落ちた部分のことを意味する。
図4(b)は、第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2とを同相、かつ、第1の高周波交流電圧Vout1の波高値を第2の高周波交流電圧Vout2の波高値よりも大きくした場合(図3(b))の放電灯18の点灯状態を示した図である。図4(b)では、図4(a)の場合と比べて電極22b側に、暗部Aが形成されている。
これらの現象が起きる原因について説明する。(A)の制御を行う前には、各電極から発生する電圧の極性が異なるため、各電極間に電位差が生じ、電界が発生する。電子は、この電界の力により電極22aと電極22bとの間を移動している。ここで(A)の制御を行うと、各電極間には電位差が生じなくなる。その結果、電子は、移動を中止するようにも考えられる。しかし、放電管18とシャーシ等の外部の部材との間には、浮遊容量が存在する。第1の高周波交流電圧Vout1及び第2の高周波交流電圧Vout2は、この浮遊容量の影響により、相対する電極に近づくに従って減衰する。この減衰により放電管18内に電位差が生じているため、電界も生じることとなる。その結果、電子は、電界の力により引き続き移動を続けることとなる。しかしながら、各電極から生じた電界は、相対する方向へ向かうので、各電界の力が等しくなった点で電界同士が相殺し合う。その結果、電子は移動することができなくなり、放電灯18には暗部が形成されることとなる。
従って、第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2とが同一の波高値である場合には、電界の力も等しくなるため、放電灯18の中心部において暗部Aが形成される(図4(a))。一方、例えば、第1の高周波交流電圧Vout1の波高値が第2の高周波交流電圧Vout2の波高値よりも大きい場合には、第1の高周波交流電圧Vout1により生じる電界の方が大きいため、放電灯18の中心部よりも電極22b側に暗部Aが形成されることとなる(図4(b))。
このように、本実施の形態による放電灯点灯装置10は、暗部を形成することにより、放電灯18内の明暗を部分的に調整することができるので、ディスプレイのコントラストを上げることができる。本実施の形態では、放電灯18は、図1に示したように複数個存在し、各放電灯ユニット12は、制御部14によって個別に制御されているので、図5に示すように、各放電灯18にそれぞれ独立して暗部A〜Aを形成することができる。これにより、放電灯18によって照射されるディスプレイ上の所望の位置のコントラストを上げることができる。
また、放電灯ユニット12は、図5のように単に並列に並べるのではなく、図6に示すように、直列と並列とを組み合わせて並べても良い。このような構成にすれば、複数の放電灯18によって照射されるディスプレイのより多くの位置に暗部A〜Aを形成することができる。さらに、本実施の形態のように各放電ユニット12を個別に制御する場合には、各放電灯18のオン・オフ自体によっても明暗を作り出すことができるので、上記(A)の制御と組み合わせることにより、ディスプレイのコントラストを一層上げることができる。
また、制御部14は、各放電灯ユニット12を一律に制御する構成であっても良い。その場合は、図7に示すように、暗部A10〜A13は、ディスプレイに直線状に形成されることとなる。更に、放電灯ユニット12は、1つでも良い。その場合は、何らかの表示装置やインテリア等に利用が可能である。
次に、(B)第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2とが、逆相、かつ、異なる波高値の場合について、図8(a)及び図8(b)を参照しながら説明する。ここでは、コントラスト種別切り換えスイッチで、制御(B)が選択される。図8(a)は、第1の高周波交流電圧Vout1の波高値が第2の高周波交流電圧Vout2の波高値よりも大きい場合を示した図であり、図8(b)は、第2の高周波交流電圧Vout2の波高値が第1の高周波交流電圧Vout1の波高値よりも大きい場合を示した図である。この波高値の大きさの違いは、コントラスト位置調整つまみによって調整される。
図9(a)は、第1の高周波交流電圧Vout1の波高値が第2の高周波交流電圧Vout2の波高値よりも大きい場合(図8(a))の放電灯18の点灯状態を示した図である。図9(a)では、放電灯18の電極22b側に暗部A14が形成されている。
図9(b)は、第2の高周波交流電圧Vout2の波高値が第1の高周波交流電圧Vout1の波高値よりも大きい場合(図8(b))の放電灯18の点灯状態を示した図である。図9(b)では、放電灯18の電極22a側に暗部A15が形成されている。
これらの現象が起きる原因について説明する。各電極から発生する電圧の極性が異なる場合には、電子は、電極間に発生した電界の力により電極22aと電極22bとの間を移動する。この電界は、第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2とが逆相、かつ、同波高値の場合に最も強くなる。従って、第1の高周波交流電圧Vout1の波高値と第2の高周波交流電圧Vout2の波高値とが異なる場合には、最大時よりも電界が弱まってしまう。その結果、電圧の波高値の高い方の電極から発射された電子は、他方の電極に辿り着くことができず、他方の電極側が暗くなる。そのため、第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2との波高値差が大きくなればなるほど暗部が多くなることとなる。例えば、第2の高周波交流電圧Vout2をゼロボルトとし(この時の放電灯の輝度は、初期値の80%程度に低下している)、第1の高周波交流電圧Vout1を徐々に低下させてゆくと、暗部が電極22a側に広がってゆくこととなる。
このように、本実施の形態による放電灯点灯装置10は、暗部を形成することにより、放電灯18内の明暗を部分的に調整することができるので、ディスプレイのコントラストを上げることができる。本実施の形態では、放電灯18は、図1に示したように複数個存在し、各放電灯ユニット12は、制御部14によって個別に制御されているので、図10に示すように、各放電灯18にそれぞれ独立して暗部A16〜A19を形成することができる。これにより、放電灯18によって照射されるディスプレイ上の所望の位置のコントラストあげることができる。
また、放電灯ユニット12は、図10のように単に並列に並べるのではなく、図11に示すように、直列と並列とを組み合わせて並べても良い。このような構成にすれば、複数の放電灯18によって照射されるディスプレイのより多くの位置に暗部A20〜A23を形成することができる。さらに、本実施の形態のように各放電ユニット12を個別に制御する場合には、各放電灯18のオン・オフ自体によっても明暗を作り出すことができるので、上記(B)の制御と組み合わせることにより、ディスプレイのコントラストを一層上げることができる。
また、制御部14は、各放電灯ユニット12を一律に制御する構成であっても良い。その場合は、図12に示すように、暗部A24〜A27は、ディスプレイの片側に四角上に形成されることとなる。更に、放電灯ユニット12は、1つでも良い。その場合は、何らかの表示装置やインテリア等に利用が可能である。
このような構成の放電点灯装置は、画像情報に連動させて暗部を形成することで、より効果的にディスプレイのコントラストをあげることができる。例えば、DVDやゲーム等の場合には、予め画像情報が分かっている。従って、ある時間のある部分の画像のコントラストを上げたい場合には、予めそのコントラスト情報をDVD等に記憶させておけば、そのコントラスト情報に応じて制御部14がVOUT1及びVOUT2を制御することで、よりコントラストの高い画像を提供することができる。この場合、制御部14は、DVD等に記憶されたコントラスト情報を自動的に読み取り実行する機能を備えている必要がある。
更に、上記実施例では、放電灯点灯装置の構成を中心に記載したが、本発明の放電灯点灯装置は、画像表示装置に限らず、光の照射を必要とする適宜の装置に対して使用することができる。
本発明に係る放電灯点灯装置を示すブロック図である。 図1の放電灯点灯装置に装着される放電灯を説明する図である。 第1の高周波交流電圧Vout1と第2の高周波交流電圧Vout2の波高値が同一の場合を示す図である。 第1の高周波交流電圧Vout1の波高値が第2の高周波交流電圧Vout2の波高値よりも大きい場合を示す図である。 図3(a)の場合の放電灯18の点灯状態を示した図である。 図3(b)の場合の放電灯18の点灯状態を示した図である。 並列に並べられた複数個の放電灯18の点灯状態の一例を示した図である。 並列と直列とを組み合わせて並べられた複数個の放電灯18の点灯状態の一例を示した図である。 複数の放電灯ユニット12を一律に制御した場合の放電灯18の点灯状態の一例を示した図である。 第1の高周波交流電圧Vout1の波高値が第2の高周波交流電圧Vout2の波高値よりも大きい場合を示した図である。 第2の高周波交流電圧Vout2の波高値が第1の高周波交流電圧Vout1の波高値よりも大きい場合を示した図である。 図8(a)の場合の放電灯18の点灯状態を示した図である。 図8(b)の場合の放電灯18の点灯状態を示した図である。 並列に並べられた複数個の放電灯18の点灯状態の一例を示した図である。 並列と直列とを組み合わせて並べられた複数個の放電灯18の点灯状態の一例を示した図である。 複数の放電灯ユニット12を一律に制御した場合の放電灯18の点灯状態の一例を示した図である。
符号の説明
10 放電灯点灯装置
14 制御部
16 入力部
18 放電灯
30 第1の駆動部
32 第2の駆動部

Claims (7)

  1. 第1の電極と第2の電極とを有する放電灯を駆動する放電灯駆動装置であって、
    前記第1の電極に接続され、前記第1の電極に第1の高周波交流電圧を印加する第1の駆動部と、
    前記第2の電極に接続され、前記第2の電極に第2の高周波交流電圧を印加する第2の駆動部と、
    前記放電灯内に形成されるべき明暗を示すコントラスト情報が入力される入力部と、
    前記第1の高周波交流電圧及び前記第2の高周波交流電圧を調整して前記放電灯内に前記明暗を形成するために、前記入力部に入力された前記コントラスト情報に基づいて前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記第1の高周波交流電圧の位相と前記第2の高周波交流電圧の位相とが同位相、かつ、前記第1の高周波交流電圧の波高値と前記第2の高周波交流電圧の波高値とが異なる波高値となるように前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 第1の電極と第2の電極とを有する放電灯を駆動する放電灯駆動装置であって、
    前記第1の電極に接続され、前記第1の電極に第1の高周波交流電圧を印加する第1の駆動部と、
    前記第2の電極に接続され、前記第2の電極に第2の高周波交流電圧を印加する第2の駆動部と、
    前記放電灯内に形成されるべき明暗を示すコントラスト情報が入力される入力部と、
    前記第1の高周波交流電圧及び前記第2の高周波交流電圧を調整して前記放電灯内に前記明暗を形成するために、前記入力部に入力された前記コントラスト情報に基づいて前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記第1の高周波交流電圧の位相と前記第2の高周波交流電圧の位相とが逆相、かつ、前記第1の高周波交流電圧の波高値と前記第2の高周波交流電圧の波高値とが異なる波高値となるように前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部を制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
  3. 前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部は、複数個の放電灯に対して同一の前記第1の高周波交流電圧及び同一の前記第2の高周波交流電圧を印加することを特徴とする請求項1又は2に記載の放電灯点灯装置。
  4. 前記第1の駆動部と前記第2の駆動部のペアを複数組備え、
    複数個の放電灯を点灯するために、前記制御部は、前記各ペアを個別に制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の放電灯点灯装置。
  5. 前記制御部は、更に、前記放電灯をオン・オフするためのオン・オフ情報に基づいて前記各ペアを制御することを特徴とする請求項4に記載の放電灯点灯装置。
  6. 前記放電灯をディスプレイと組み合わせて使用する場合に、少なくとも4個の前記ペアを備え、
    前記放電灯により照射される前記ディスプレイのうちの少なくとも4隅は、異なる前記放電灯により照射されることを特徴とする請求項4又は5のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
  7. 前記放電灯をディスプレイと組み合わせて使用する場合に、前記入力部に入力される前記コントラスト情報は、前記ディスプレイに表示すべき画像情報に関連したデータであることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
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