JP5277137B2 - 放電灯点灯装置及びそれを用いた表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、放電灯点灯装置及びそれを用いた表示装置に関する。

近年、液晶ディスプレイに関する分野では、大画面液晶の開発や装置の薄型化，省電力化といった技術開発が進み、市場は大きく成長している。

このような液晶表示装置は、透過型の液晶パネルの背面から光を照らす必要があり、バックライトが必要不可欠である。そのため、画面の輝度を上げる方策としては、バックライト光源として用いられる冷陰極蛍光ランプや熱陰極蛍光ランプの発光効率を向上する取り組みがなされている。また、所望の明るさを容易に得る方法としては、複数本のランプを用いることが一般的である。

ところで、通常、人間は画面中心を注視するため、画面端の明るさが中心部より暗くても気にはならず、大きな問題は生じない。このような、人間の視野感覚を利用し、中心輝度を向上しながらバックライト電力の省電力化を図った従来例として、特開２００２−８２６２６号公報に開示されるようなバックライト装置がある。この装置は、画面中心部でランプ間を狭く配置し、画面端側に向けてランプ間を広く配置する方法である。複数本のランプを点灯させる従来例としては、特開２００４−７９３３１号公報に開示されるような、３灯以上のランプを直列点灯させる方法がある。

特開平２００２−８２６２６号公報 特開平２００４−７９３３１号公報

前記特許文献１では、ランプの本数を減らすことが可能であるが、本数の削減には限界がある。また、前記特許文献２では、ランプを多数直列に接続するため、点灯装置はランプの直列数に応じた高い電圧を出力する必要がある。

本発明の目的は、出力電圧の低減が可能な放電灯点灯装置及びそれを用いた表示装置を提供することである。また、本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。

上記課題を解決するための本発明の特徴は、第一の蛍光ランプと、第一の蛍光ランプに直列接続された第二の蛍光ランプ及び第三の蛍光ランプとを有し、第二の蛍光ランプ及び第三の蛍光ランプは並列接続され、第四の蛍光ランプ及び第五の蛍光ランプを有し、前記第二の蛍光ランプ及び前記第四の蛍光ランプは直列接続され、前記第三の蛍光ランプ及び前記第五の蛍光ランプは直列接続されることを特徴とする放電灯点灯装置及びそれを用いた表示装置である。
また、上記課題を解決するための本発明の特徴は、第一の蛍光ランプと、前記第一の蛍光ランプに直列接続された第二の蛍光ランプ及び第三の蛍光ランプとを有し、前記第二の蛍光ランプ及び前記第三の蛍光ランプは並列接続され、第四の蛍光ランプ，第五の蛍光ランプ，第六の蛍光ランプ及び第七の蛍光ランプを有し、第四の蛍光ランプ及び第五の蛍光ランプは前記第二の蛍光ランプに直列接続され、第六の蛍光ランプ及び第七の蛍光ランプは前記第三の蛍光ランプに直列接続され、第四の蛍光ランプ及び第五の蛍光ランプは並列接続され、第六の蛍光ランプ及び第七の蛍光ランプは並列接続されることを特徴とする放電灯点灯装置及びそれを用いた表示装置である。

本発明によれば、複数本の放電灯を光源とした放電灯点灯装置及びそれを用いた表示装置において、低い出力電圧で回路を構成できる。

本発明の第１の実施形態である放電灯点灯装置の回路構成図である。 図１におけるランプ電流とランプ電圧の関係を表す説明図である。 図１におけるランプ電流とランプ電力の関係を表す説明図である。 図１の実施形態である放電灯点灯装置を用いた表示装置の断面図と画面の縦方向に対する輝度分布図である。 図１の実施形態である放電灯点灯装置を用いた表示装置のランプ配列を表す平面図である。 図１における放電灯点灯装置の冷陰極蛍光ランプを用いた場合の回路構成図である。 本発明の第２の実施形態である表示装置のランプ配列を表す平面図と画面の縦方向に対する輝度分布図である。 図７における放電灯点灯装置の回路構成図である。 本発明の第３の実施形態である放電灯点灯装置の回路構成図である。 図９の実施形態である放電灯点灯装置を用いた表示装置のランプ配列を表す平面図と画面の縦方向に対する輝度分布図である。

以下に、図面等を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態である放電灯点灯装置の回路構成図である。図１において、スイッチング回路２は直流電源１の電圧を高周波電圧に変換し、共振用インダクタ３と共振用キャパシタ５とからなる共振回路に高周波電圧を印加する。共振用キャパシタ５には、直列接続された直流カット用キャパシタ６とトランス７の１次巻線７ａが接続されている。トランス７の２次巻線７ｂの一端は第一の蛍光ランプであるランプ１１のフィラメント１１ａに接続されている。ランプ１１のフィラメント１１ｂは第二の蛍光ランプであるランプ１２のフィラメント１２ａ及び第三の蛍光ランプであるランプ１３のフィラメント１３ａに接続されている。ランプ１２のフィラメント１２ｂは、直流カット用キャパシタ２２を介して、バランサ３１の巻線３１ａに接続されている。ランプ１３のフィラメント１３ｂは直流カット用キャパシタ２３を介して、バランサ３１の巻線３１ｂに接続されている。バランサ３１の巻線３１ａと巻線３１ｂとの共通接続点は、トランス７の２次巻線７ｂの一端に接続されている。ここで、負荷となるランプは、並列に接続されたランプ１２とランプ１３とに、ランプ１１が直列接続された構成となっている。したがって、ランプ１２及びランプ１３に流れる電流をｉとすると、ランプ１１には２ｉの電流が流れる。直流カット用キャパシタ２２及び直流カット用キャパシタ２３は、それぞれランプ１２及びランプ１３の直流成分を除去し、バランサ３１によってランプ１２とランプ１３との電流をバランスさせる。バランサ３１には２つの巻線３１ａと巻線３２ｂとが磁気的に結合されており、巻線３１ａ及び巻線３２ｂの巻数を合わせることで、それぞれに同じ電流が流れるように作用する。

ランプ１１〜ランプ１３は、フィラメントを備えた熱陰極蛍光ランプであり、フィラメントを予熱する必要がある。本実施例では、共振用インダクタ３に４つの予熱用巻線３ａ〜予熱用巻線３ｄを設け、巻線に発生した電圧を利用して予熱を行う。予熱用巻線３ａ〜予熱用巻線３ｃは、それぞれ予熱用キャパシタ４ａ〜予熱用キャパシタ４ｃを介し、端子４０〜端子４２によってフィラメント１１ａ，フィラメント１２ｂ及びフィラメント１３ｂに接続されている。予熱用巻線３ｄは、予熱用キャパシタ４ｄを介し、端子４３によってフィラメント１２ａとフィラメント１３ａとに接続されている。また、予熱用巻線３ｄは、予熱用キャパシタ４ｅを介し、端子４４によってフィラメント１１ｂに接続されている。ここで、熱陰極蛍光ランプは、ランプ電流がフィラメントの一部を流れるため、ランプ電流の大きさによって予熱電流を設定することが望ましい。本実施例では、フィラメント１１ｂの予熱用キャパシタ４ｅとフィラメント１２ａ及びフィラメント１３ａの予熱用キャパシタ４ｄとの値を調整することで、予熱電流を最適に設定することが可能である。図２に、ランプ電流とランプ電圧との関係を示す。図３に、ランプ電流とランプ電力との関係を示す。図２において、ランプは電流が増えると電圧が低下する負性抵抗の特性を示している。したがって、例えば、ランプ電流を５０ｍＡから１００ｍＡの２倍に増やすと、ランプ電圧は１６０Ｖから１４０Ｖに低下する。ここで、例えば、ランプ４灯を２直列２並列に接続し、１灯当りのランプ電流を５０ｍＡとした場合、点灯回路は電圧３２０Ｖ（＝１６０Ｖ×２），電力３２Ｗ（＝８Ｗ×４）を出力することになる。一方、本実施例では、ランプ１２及びランプ１３の電流を５０ｍＡとし、ランプ１１の電流を１００ｍＡとすると、点灯回路は電圧３００Ｖ（＝１６０Ｖ＋１４０Ｖ），電力３０Ｗ（＝８Ｗ×２＋１４Ｗ）を出力することになり、２直列２並列で４灯点灯した場合よりも電圧，電力ともに低減できる。

図４は、本実施例の放電点灯装置を用いた表示装置の断面図と画面の縦方向に対する輝度分布である。図５は、ランプの配列を示す平面図である。図４及び図５において、液晶パネル１００の背面には光学シート１０１と拡散板１０２，光源であるランプ１１〜ランプ１３および反射板１０３が配置されている。本実施例では、放電点灯装置は光学シート１０１，拡散板１０２，ランプ１１〜ランプ１３および反射板１０３で構成されている。なお、放電点灯装置において、光学シート１０１及び拡散板１０２は必ずしも必要ではない。また、反射板１０３は筐体内にシート状の反射体を敷いた構成でも良い。図４の表示装置は、放電点灯装置の光出射方向に液晶パネル１００が配置された構成となっている。ランプは画面中央部にランプ１１，ランプ１１の上下にそれぞれランプ１２及びランプ１３が配置されている。図５において、液晶パネル１００及びランプ１１〜ランプ１３の短軸方向を上下方向とする。中央部に配置したランプ１１は、ランプ１１の上下に配置したランプ１２及びランプ１３より電流が大きく明るい。したがって、画面の縦方向に対する輝度は、画面中央が高く、画面端側ほど低くなる。通常、人間は画面中心を注視するため、画面端の明るさが中心部より暗くても気にはならず、大きな問題は生じない。また、図５に示すように、隣り合うランプ同士の電流が液晶パネル１００及びランプ１１〜ランプ１３の長軸方向において逆になるようにランプを配置することで、画面からの放射電解強度を低減することができる。

このように、画面中央部に高出力のランプを配置することで画面の中心輝度を向上しつつ、ランプを４灯用いた場合よりも少ない本数で電力を低減でき、低いランプ電圧で所望の輝度を得ることが可能である。

本実施例において、光源となるランプは熱陰極蛍光ランプに限らず、図６に示すようなランプ１１〜ランプ１３を冷陰極蛍光ランプに置き換えた構成や無電極蛍光ランプを用いた構成でも同様の効果が得られる。

図７は、本発明の第２の実施形態である表示装置のランプ配列を示す平面図と画面の縦方向に対する輝度分布である。画面サイズが大きい場合はランプの本数を増やすことになり、本実施例では、実施例１に対し、画面の上下端部にそれぞれ第四の蛍光ランプであるランプ１４と第五の蛍光ランプであるランプ１５とを増設している。ここで、画面中央部に配置したランプ１１とランプ１２との距離ａに対し、ランプ１２とランプ１４との距離ｂを狭くすることで画面の縦方向に対する輝度分布（イ）は、ランプを等間隔に配列した場合の輝度分布（ロ）より均一化できる。

図８は、本実施例における放電灯点灯装置の回路構成図である。ランプ１４はランプ１２に直列接続されており、ランプ１５は、ランプ１３に直列接続されている。これにより、ランプ１２〜ランプ１５には同じランプ電流を流すことができる。フィラメント１４ａ及びフィラメント１５ａは、それぞれフィラメント１２ｂ及びフィラメント１３ｂと並列に接続することで、予熱用巻線を増やす必要はない。フィラメント１４ｂ及びフィラメント１５ｂについては、前述と同様に、予熱用巻線と予熱用キャパシタを追加（図示せず）し、端子４５及び端子４６に接続することで予熱が可能である。

図９は、本発明の第３の実施形態である放電灯点灯装置の回路構成図である。図９において、トランス７の２次巻線７ｂの一端は、ランプ５１のフィラメント５１ａに接続されている。第一の蛍光ランプであるランプ５１のフィラメント５１ｂは、第二の蛍光ランプであるランプ５２のフィラメント５２ａ及び第三の蛍光ランプであるランプ５３のフィラメント５３ａに接続されている。ランプ５２のフィラメント５２ｂは、第四の蛍光ランプであるランプ５４のフィラメント５４ａ及び第五の蛍光ランプであるランプ５５のフィラメント５５ａに接続されている。ランプ５３のフィラメント５３ｂは、第六の蛍光ランプであるランプ５６のフィラメント５６ａ及び第七の蛍光ランプであるランプ５７のフィラメント５７ａに接続されている。ランプ５４のフィラメント５４ｂは、直流カット用キャパシタ２２を介して、バランサ３１の巻線３１ａに接続されている。ランプ５５のフィラメント５５ｂは、直流カット用キャパシタ２３を介して、バランサ３１の巻線３１ｂに接続されている。ランプ５６のフィラメント５６ｂは、直流カット用キャパシタ２５を介して、バランサ３２の巻線３２ａに接続されている。ランプ５７のフィラメント５７ｂは、直流カット用キャパシタ２６を介して、バランサ３２の巻線３２ｂに接続されている。バランサ３１の巻線３１ａ及び巻線３１ｂの共通接続点は、直流カット用キャパシタ２４を介して、バランサ３３の巻線３３ａに接続されている。バランサ３２の巻線３２ａ及び巻線３２ｂの共通接続点は、直流カット用キャパシタ２７を介して、バランサ３３の巻線３３ｂに接続されている。バランサ３３の巻線３３ａ及び巻線３３ｂの共通接続点は、トランス７の２次巻線７ｂの一端に接続されている。ここで、負荷となるランプ５１〜ランプ５７の７灯は、ツリー状に接続されている。これにより、ランプ５４，ランプ５５，ランプ５６及びランプ５７に流れる電流をｉとすると、ランプ５２及びランプ５３には２ｉの電流が流れ、ランプ５１には４ｉの電流が流れることになる。直流カット用キャパシタ２２，直流カット用キャパシタ２３，直流カット用キャパシタ２５及び直流カット用キャパシタ２６は、それぞれ、ランプ５４，ランプ５５，ランプ５６及びランプ５７の直流成分を除去する。直流カット用キャパシタ２４及び直流カット用キャパシタ２７は、それぞれ、ランプ５２及びランプ５３の直流成分を除去する。バランサ３１は、ランプ５４とランプ５５との電流をバランスさせる。バランサ３２は、ランプ５６とランプ５７との電流をバランスさせる。バランサ３３は、ランプ５２とランプ５３との電流をバランスさせる。前述と同様に、共振用インダクタ３に予熱用２次巻線を設け、予熱用キャパシタを介して、端子６０〜端子７０に接続することで、フィラメント５１ａ〜フィラメント５７ａ及びフィラメント５１ｂ〜フィラメント５７ｂは予熱が可能である。

ここで、図２及び図３の特性を持つランプを負荷とし、例えば、ランプ１２灯を３直列４並列に接続して、１灯当りのランプ電流を５０ｍＡとした場合、点灯回路は電圧４８０Ｖ（＝１６０Ｖ×３），電力９６Ｗ（＝８Ｗ×１２）を出力することになる。一方、本実施例では、ランプ５４からランプ５７の電流を５０ｍＡ、ランプ５２及びランプ５３の電流を１００ｍＡ、ランプ５１の電流を２００ｍＡとすると、点灯回路は電圧４１５Ｖ（＝１６０Ｖ＋１４０Ｖ＋１１５Ｖ），電力８３Ｗ（＝８Ｗ×４＋１４Ｗ×２＋２３Ｗ）を出力することとなり、３直列４並列で１２灯点灯した場合よりも電圧，電力ともに低減できる。

図１０は、本実施例の点灯装置を用いた表示装置のランプ配列を示す平面図と画面の縦方向に対する輝度分布である。図１０において、画面中央部にランプ５１、ランプ５１の上下に、それぞれ、ランプ５２及びランプ５３が配置されている。また、ランプ５２の上側にランプ５４及びランプ５５、ランプ５３の下側にランプ５６及びランプ５７が配置されている。ここで、画面中央部に配置したランプ５１は、ランプ電流が最も大きく、ランプ５１の上下に配置したランプ５２及びランプ５３のランプ電流は次に大きい。また、画面中央部に配置したランプ５１とランプ５２との距離ｃに対し、ランプ５２とランプ５４との距離ｄは狭く、ランプ５４とランプ５５との距離ｅは距離ｄより狭い。すなわち、画面中央から上下端に向かってランプの間隔は狭くなっている。これにより、画面の縦方向に対する輝度分布は、前述と同様にランプを等間隔に配列した場合より均一化できる。

１ 直流電源
２ スイッチング回路
３ 共振用インダクタ
３ａ〜３ｄ 予熱用巻線
４ａ〜４ｅ 予熱用キャパシタ
５ 共振用キャパシタ
６，２２〜２７ 直流カット用キャパシタ
７ トランス
７ａ １次巻線
７ｂ ２次巻線
１１〜１５，５１〜５７ ランプ
１１ａ〜１５ａ，１１ｂ〜１５ｂ，５１ａ〜５７ａ，５１ｂ〜５７ｂ フィラメント
３１〜３３ バランサ
３１ａ〜３３ａ，３１ｂ〜３３ｂ 巻線
４０〜４６，６０〜７０ 端子
１００ 液晶パネル
１０１ 光学シート
１０２ 拡散板
１０３ 反射板
ａ〜ｅ ランプ間の距離
ｉ，２ｉ，４ｉ ランプ電流

Claims (7)

1. 第一の蛍光ランプと、
   前記第一の蛍光ランプに直列接続された第二の蛍光ランプ及び第三の蛍光ランプとを有し、
   前記第二の蛍光ランプ及び前記第三の蛍光ランプは並列接続され、
   第四の蛍光ランプ及び第五の蛍光ランプを有し、
   前記第二の蛍光ランプ及び前記第四の蛍光ランプは直列接続され、
   前記第三の蛍光ランプ及び前記第五の蛍光ランプは直列接続されることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 第一の蛍光ランプと、
   前記第一の蛍光ランプに直列接続された第二の蛍光ランプ及び第三の蛍光ランプとを有し、
   前記第二の蛍光ランプ及び前記第三の蛍光ランプは並列接続され、
   第四の蛍光ランプ，第五の蛍光ランプ，第六の蛍光ランプ及び第七の蛍光ランプを有し、
   第四の蛍光ランプ及び第五の蛍光ランプは前記第二の蛍光ランプに直列接続され、
   第六の蛍光ランプ及び第七の蛍光ランプは前記第三の蛍光ランプに直列接続され、
   第四の蛍光ランプ及び第五の蛍光ランプは並列接続され、
   第六の蛍光ランプ及び第七の蛍光ランプは並列接続されることを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 請求項１又は２に記載の放電灯点灯装置において、
   前記第一の蛍光ランプ，前記第二の蛍光ランプ及び前記第三の蛍光ランプは熱陰極蛍光ランプであることを特徴とする放電灯点灯装置。
4. 請求項１又は２に記載の放電点灯装置であって、
   前記第一の蛍光ランプの短軸方向において、前記第一の蛍光ランプは前記第二の蛍光ランプ及び前記第三の蛍光ランプの間に配置されることを特徴とする放電点灯装置。
5. 請求項1又は２に記載の放電点灯装置であって、
   前記第一の蛍光ランプの短軸方向において、前記第一の蛍光ランプと前記第二の蛍光ランプとの距離は前記第二の蛍光ランプと前記第四の蛍光ランプとの距離以上であることを特徴とする放電点灯装置。
6. 請求項１又は２に記載の放電点灯装置であって、
   前記第一の蛍光ランプの長軸方向において、前記第一の蛍光ランプに流れる電流の向きと前記第二の蛍光ランプ及び前記第三の蛍光ランプに流れる電流の向きとが逆であることを特徴とする放電点灯装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の放電点灯装置と、
   前記放電点灯装置の光出射方向に配置された液晶パネルとを有する表示装置。

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