(57)【要約】【課題】  電磁波放射ノイズ発生が本質的に少なく、かつ、ランプ／電源間の配線長の設計自由度が高く、しかも液晶表示パネルの残像抑制等のための調光も容易な液晶バックライト装置を提供する。【解決手段】  液晶バックライト装置３は、光源を形成する無電極放電ランプ１３と、無電極放電ランプ１３の外部電極１５に、３０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の低周波数の発光駆動交流を印加する駆動交流発生部１２と、無電極放電ランプ１３と駆動交流発生部１２とを電気的に結合する配線部１３ｋとを有する。無電極放電ランプ１３の発光状態は、調光制御手段９により、第一の輝度と該第一の輝度よりも暗い第二の輝度との間で、駆動交流電圧よりも小さい周波数で切り替えられる。そして、発光駆動交流電圧の設定周波数にて無電極放電ランプ１３の発光駆動時のインピーダンスを低減するために、無電極放電ランプ１３の外部電極１５及び透光性絶縁管が形成する電極部キャパシタンスと設定周波数にて直列共振回路を形成するインピーダンス調整インダクタンス１６が設けられる。【選択図】    図５
2006032164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルの背面に隣接して配置される液晶バックライトの点灯装置であって、放電ガスが封入された透光性絶縁管と、該透光性絶縁管の外側に配置され、封入された前記放電ガスを励起してプラズマ発光放電させるための外部電極とを有して前記液晶バックライトの光源を形成する無電極放電ランプに接続して使用され、
前記無電極放電ランプの前記外部電極に、３０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の低周波数の発光駆動交流を印加する駆動交流発生部と、
前記無電極放電ランプと前記駆動交流発生部とを電気的に結合する配線部と、
前記無電極放電ランプの発光状態を、第一の輝度と該第一の輝度よりも暗い第二の輝度との間で、前記駆動交流電圧よりも小さい周波数で切り替える調光制御手段と、
前記発光駆動交流電圧の設定周波数にて前記無電極放電ランプの発光駆動時のインピーダンスを低減するために、前記無電極放電ランプの前記外部電極及び前記透光性絶縁管が形成する電極部キャパシタンスと、前記設定周波数にて直列共振回路を形成するように設けられたインピーダンス調整インダクタンスと、
を有したことを特徴とする液晶バックライトの点灯装置。
【請求項２】
前記駆動交流発生部と前記無電極放電ランプとを接続する配線長が１０ｃｍ以上に設定されている請求項１記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項３】
前記駆動交流発生部は電源電圧を前記無電極放電ランプの駆動に必要な電圧まで昇圧する巻線トランスを含んで構成され、前記インピーダンス調整インダクタンスは、前記巻線トランスの二次側コイルと、該二次側コイルから前記外部電極に向う配線上に、該二次側コイルとは別に設けられた補助コイルとによって形成される請求項１又は請求項２に記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項４】
前記調光制御手段は、前記無電極放電ランプの発光状態を前記第一の輝度から前記第二の輝度へ低減する調光制御を、半導体スイッチング素子を用いた前記発光駆動交流の位相チョッパ制御により行う位相制御回路を有する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項５】
前記位相制御回路は、前記発光駆動交流をチョッピングする半導体スイッチ素子がトライアックにて構成されている請求項４記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項６】
前記駆動交流発生部に複数の前記無電極放電ランプが並列接続される請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項７】
前記調光制御手段は、複数の前記無電極放電ランプのうち、一部のものを前記第二の輝度に設定し、それよりも多い残りのランプを前記第一の輝度に設定するとともに、前記第二の輝度に設定されるランプの組を、複数のランプ全体の配列内にて一定順序にて周期的に切り替える請求項６記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項８】
複数の前記無電極放電ランプは、各々横長に形成されたものが前記液晶表示パネルのパネル面に沿って、液晶表示パネルの走査線方向と長手方向とが一致するように互いに平行に配列されてなり、前記調光制御手段は、前記第二の輝度に設定されるランプを前記配列の第一端側から第二端側に向けて順次移動させる形で切り替える請求項７記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項９】
請求項３に記載の要件を備え、複数の前記無電極放電ランプに一対一に対応する形で前記補助コイルが設けられている請求項７又は請求項８に記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項１０】
複数の前記補助コイルのインダクタンスが互いに等価に定められ、前記調光制御手段は、前記無電極放電ランプの発光状態を前記第一の輝度から前記第二の輝度へ低減する調光制御を、半導体スイッチング素子を用いた前記発光駆動交流の位相チョッパ制御により行う請求項９記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項１１】
前記巻線トランスは、前記電源電圧を、前記設定周波数を有する発光駆動交流電圧に変換するための自励式共振インバータ回路に組み込まれている請求項１０記載の液晶バックライトの点灯装置。
【請求項１２】
前記駆動交流発生部は、複数の前記無電極放電ランプ毎に異なる設定周波数の駆動交流を入力するものとされ、各ランプの設定周波数に対応して前記直列共振回路の共振周波数が互いに異なるものとなるように、複数の前記補助コイルのインダクタンスが互いに異なる値に設定され、
前記駆動交流発生部は、前記異なる設定周波数に対応した周波数を有する複数の交流波形が重畳した多重交流を発生する多重交流発生部を有し、複数の前記無電極放電ランプは、前記直列共振回路をバンドパスフィルタとして利用することにより、前記多重交流から前記設定周波数に対応した周波数の交流成分を抽出して発光駆動されるものであり、
前記調光制御手段は、前記無電極放電ランプの発光状態を前記第一の輝度から前記第二の輝度へ低減する調光制御を、前記多重交流において、該第二の輝度とすべき無電極放電ランプの設定周波数に対応した交流成分を減衰させることにより行う請求項９記載の液晶バックライトの点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は液晶表示パネルの背面に隣接して配置される液晶バックライトの点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平８−２７３５９１号公報
【特許文献２】特開平１０−４０８７２号公報
【特許文献３】特開平７−１０５７０９号公報
【特許文献４】特開平７−４５１０３号公報
【０００３】
近年、パソコン等のＯＡ機器は小型化、小電力化の傾向にあり、ラップトップ型やノート型のパソコンはもちろん、デスクトップ型のパソコンにおいても、その表示部には液晶表示パネルが普通に用いられるようになってきている。また、パソコンだけでなく、家庭用のテレビも薄型化が可能な液晶テレビが急速に普及しつつある。このような液晶表示パネルを用いた電気機器は、見やすさを改善するために、ほとんどのものがバックライトを併用している。バックライトは、特にカラー液晶表示パネルの場合には、色調への影響が少ないよう白色ランプが使用される。白色ランプとしては早くから蛍光ランプが普及しているが、パソコンやテレビのバックライトは連続点灯時間が長く、通常のホットカソード型の蛍光ランプではすぐに輝度が低下してしまう欠点がある。従って、バックライト用の蛍光ランプとしては、特許文献１のごとく、電極消耗が比較的進みにくく長寿命のコールドカソード型のものが使用されることが多かった。
【０００４】
しかし、コールドカソード型の蛍光ランプも、ガラス製の放電管の内部に電極が封入される点においてホットカソード型の蛍光ランプと変わりはなく、程度の差はあれ電極消耗が問題になる。また、ガラス壁を貫通して電極端子が管外に取り出される構造になっているため、管内部の放電ガスが端子と管との境界部分から徐放的に漏れ出すことが避け難い。こうした要因による輝度低下は、特に累積点灯時間が３００００時間を超える領域で著しくなるといわれている。
【０００５】
汎用照明用の蛍光ランプでは多少の輝度の低下はそれ程問題とならないが、液晶表示パネル用のバックライトの場合は、汎用照明用途ではあり得ない新たな問題が発生する。液晶表示パネルに動画を表示する場合、切り替え表示されるフレーム間には何も表示されない（つまり、一瞬だが画面が真っ暗になる）インターバル期間が存在する（例えば２０〜３０ｍｓ）。他方、液晶ピクセルの駆動電圧は、ピクセルに随伴するキャパシタンス（個別のコンデンサや、スイッチング用のトランジスタの接合容量）を用いて制御するため、各ピクセルのキャパシタンスに係る放電時定数の影響により、上記切り替えインターバルに移行しても、前のフレームのピクセル設定状態が直ちにはリセットされず、残像を生じることがある。
【０００６】
この残像が目立つことは表示品質の低下につながるので、近年、バックライトの明滅により残像を低減することが広く行われている。具体的には、バックライトを常時一定の輝度で照らしつづけるのではなく、画面が暗くなるフレームインターバルの期間で輝度を落とし、該インターバル期間に入り込む残像を見え難くするというものである。この場合、インターバル期間に同期してバックライト輝度を落とすことが最も効果的であるが、フレーム切り替え周期よりも短い周期でバックライトを非同期的に明滅させる方法でも、インターバル期間に対し、バックライト輝度の落ちる期間が一定以上の確率でオーバーラップできれば、残像低減の効果を十分にあげることができる。
【０００７】
この場合、通常時（フレーム表示期間）の輝度に対し、インターバル期間での輝度がより大きく下がれば、肉眼の暗順応遅れの効果により残像はより目立ちにくい。つまり、逆にいえば、バックライトの寿命により通常時の輝度が下がってくると、インターバル期間での残像画より目立ちやすくなり、液晶表示パネルの表示品質劣化を生じやすくなるともいえる。従って、バックライト用の光源の寿命判断は、残像の視認低減ということを視野に入れた場合、より高レベルの輝度をより安定的に持続できるかどうか、という観点から行わなければならない。コールドカソード型の蛍光ランプの、一般にいわれている最大３００００時間前後の寿命は、残像防止の観点に立てば、もっと早い段階から輝度低下が問題になるのであり、この意味で液晶バックライト用の光源としては未だ不十分なものである。
【０００８】
そこで、上記の課題を解決するべく、特許文献２〜４には、コールドカソード型の蛍光ランプよりもさらに長寿命の無電極放電ランプを用いて構成した液晶用バックライトが開示されている。無電極放電ランプは、放電ガスを封入したガラス管を用いる点では蛍光ランプと類似しているが、蛍光ランプのように、放電ガスイオンに内部電極からの陰極線を照射してこれを発光励起するのではなく、放電用の駆動電極はガラス管の外側に置かれ、これに交流電圧を印加することにより、放電ガスをプラズマ発光励起させるものである。励起光の波長は通常紫外域に設定され、ガラス管内面に塗布した蛍光体に励起紫外線を照射して可視発光させる点は蛍光ランプと同様である。
【０００９】
上記の無電極放電ランプは、駆動電極が陰極線発生源となる必要がなく、単なる電圧印加手段としてガラス管外に配置されるので、電極消耗がほとんど生じない上、ガラス管を貫通した電極端子取出構造もなくなるので、放電ガスに対するガラス管の密封性が高まり、光輝度発光を長期にわたって安定的に継続できる利点がある。さらに、蛍光ランプの場合、その特性上、点灯始動時に放電安定時よりも大幅に高い電圧が必要であり、１つの交流電源回路に複数のランプを接続すると、現在始動中のランプに電源電圧の多くが分配されるため、その間は他のランプの始動に支障をきたす問題がある。従って、ランプ毎に交流電源回路（例えばインバータ）を個別に設ける必要があり、装置コストが高騰しやすい問題がある。しかし、無電極放電ランプは、始動電圧自体はそれ程高くないので、１つの交流電源回路に複数のランプを接続した形でも問題なく点灯できる利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、無電極放電ランプはガラス管の外に電極が配置されるので、電極と放電ガスとの間に介在するガラス管の寄生容量が大きく、負荷インピーダンスが高い。その結果、始動電圧は低いものの、放電安定期に入ってからの駆動電圧は蛍光ランプなどに比べるとかなり高く、電力消費が大きい問題がある。従って、無電極放電ランプを用いたバックライトは、負荷インピーダンスを低減するために、使用する交流の周波数を高周波域（例えば数１００ＭＨｚから数ＧＨｚ）にまで高めて、消費電力を抑えるようにしている。しかし、この高周波化は、以下のような問題を招く欠点がある。
【００１１】
（１）比較的大電流が流れるバックライトの駆動交流を高周波化すると、当然のことながら電磁波放射ノイズレベルが増大する問題がある。この問題は、特許文献３及び特許文献４においても言及されているが、これらの文献に開示された方法はバックライト装置の筐体を導体でシールドする、というものであり、シールド構造の複雑化によるコストアップは避けられないし、ランプの駆動に高周波を採用する点に何ら変わりはないから、電磁波放射ノイズの発生自体は抑制されず抜本的な解決にはなっていない。
【００１２】
（２）高周波が関与する機器の電磁波放射ノイズ要因の主体は、負荷（無電極放電ランプ）と電源とをつなぐ配線部でのコモンモード輻射であり、これを低減するには、負荷／電源配線長をなるべく短くして、接地側に並列的に発生する浮遊容量を減少させ、接地側への輻射インピーダンスを高めることが有効である。しかし、機器内の回路ブロックのレイアウトを考慮しても、配線長の短縮ひいてはそれによる電磁波放射ノイズ低減には設計的な限界が存在する。
【００１３】
（３）前述のごとく、液晶表示パネルの残像低減を図るためには、バックライトに使用する無電極放電ランプを断続的に調光することが有効である。しかし、高周波電流を用いた場合のランプ調光制御は、パルス幅変調などの複雑な波形制御が必要であり、調光制御回路が複雑化せざるを得ない欠点がある。また、高周波交流を発生するための電源回路も複雑化する。
【００１４】
本発明の課題は、電磁波放射ノイズ発生が本質的に少なく、かつ、ランプ／電源間の配線長の設計自由度が高く、しかも液晶表示パネルの残像抑制等のための調光も容易な液晶バックライトの点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１５】
本発明は、液晶表示パネルの背面に隣接して配置される液晶バックライトの点灯装置であって、放電ガスが封入された透光性絶縁管と、該透光性絶縁管の外側に配置され、封入された前記放電ガスを励起してプラズマ発光放電させるための外部電極とを有して液晶バックライトの光源を形成する無電極放電ランプに接続して使用され、上記の課題を解決するために、
無電極放電ランプの外部電極に、３０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の低周波数の発光駆動交流を印加する駆動交流発生部と、
無電極放電ランプと駆動交流発生部とを電気的に結合する配線部と、
無電極放電ランプの発光状態を、第一の輝度と該第一の輝度よりも暗い第二の輝度との間で、駆動交流電圧よりも小さい周波数で切り替える調光制御手段と、
発光駆動交流電圧の設定周波数にて無電極放電ランプの発光駆動時のインピーダンスを低減するために、無電極放電ランプの外部電極及び透光性絶縁管が形成する電極部キャパシタンスと、設定周波数にて直列共振回路を形成するように設けられたインピーダンス調整インダクタンスと、を有したことを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の液晶バックライトの点灯装置は、バックライト光源として無電極放電ランプを用いるものの、その発光駆動交流を３０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の低周波に留めることで、電磁波放射ノイズの発生レベルを本質的に低減でき、装置のでん時はシールド構造も省略ないし簡略化できる。また、電極部キャパシタンスと直列共振結合するインピーダンス調整インダクタンスを設けることで、発光駆動交流が低周波化しているにも関わらず、発光駆動時のランプの全インピーダンスを該駆動周波数にて大幅に低減でき、消費電力を少なく留めることができる。さらに、駆動周波数が低いために、駆動交流発生部と無電極放電ランプとを接続する配線長が多少長くなっても、コモンモード輻射が生じにくいので、ランプ／駆動交流発生部（電源）間の配線長の設計自由度も高めることができる。そして、駆動周波数が低いことにより、液晶表示パネルでの残像視認性を低減するための調光制御を、複雑なＰＷＭ制御などを用いなくともより簡便に行うことができるようになる。
【００１７】
発光駆動交流の周波数が３０Ｈｚ未満では、液晶表示パネルのちらつきが生じやすくなり、それよりも低周波数でランプの断続的な調光制御を行っても、残像視認防止効果がほとんど生じなくなる。他方、発光駆動交流の周波数が１ｋＨｚを超えると、電磁波放射ノイズの発生レベル低減効果が顕著でなくなり、また、調光制御を簡便に行う利便性も低下する。発光駆動交流の周波数は、より望ましくは５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下に設定ことが望ましい。また、駆動交流発生部と無電極放電ランプとを接続する配線長は、液晶テレビやパソコンモニタなどの汎用液晶機器の設計自由度を高める観点においては、１０ｃｍ以上（望ましくは２０ｃｍ以上）に設定することが望ましい。なお、ランプが複数設けられ、駆動交流発生部とランプとを結ぶ配線経路が複数存在する場合は、その最長のものが１０ｃｍ以上（望ましくは２０ｃｍ以上）に設定されればよく、電源により近い一部のランプの配線長が１０ｃｍ未満となることをもちろん妨げない。他方、該配線長の上限に制限はないが、配線長が過度に長くなることは、機器の軽量化や小形化の観点からは望ましくないので、こうした不具合が生じないよう適宜上限を定める（例えば１００ｃｍ）。
【００１８】
駆動交流発生部は電源電圧を無電極放電ランプの駆動に必要な電圧まで昇圧する巻線トランスを含むものとして構成することができる。この場合、インピーダンス調整インダクタンスは、巻線トランスの二次側コイルと、該二次側コイルから外部電極に向う配線上に、該二次側コイルとは別に設けられた補助コイルとによって形成できる。インダクタンスの一部を巻線トランスの二次側コイルと兼用することで、直列共振回路を実現するために新たに設けるコイルのサイズを小形化できる利点がある。
【００１９】
調光制御手段は、無電極放電ランプの発光状態を第一の輝度から第二の輝度へ低減する調光制御を、半導体スイッチング素子を用いた発光駆動交流の位相チョッパ制御により行う位相制御回路を有するものとして構成できる。本発明のように無電極放電ランプを低周波駆動とすることで、面倒で複雑なＰＷＭ制御等を用いずとも、回路構成が簡便な位相チョッパ制御により、無電極放電ランプの調光制御を問題なく行うことができる。位相制御回路は、発光駆動交流をチョッピングする半導体スイッチ素子を例えばトライアックにて構成できる。従来のような数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯の高周波を利用した無電極放電ランプによる液晶バックライトでは、このような周波数帯域で動作するトライアック自体が実現困難であり、これを用いる位相チョッパ制御は技術的に望むべくもなかった。しかし、本発明の採用により、トライアックを用いた簡便な位相チョッパ制御が可能となる。
【００２０】
本発明では液晶バックライトの光源として、始動電圧が比較的低い無電極放電ランプを使用するので、駆動交流発生部に複数の無電極放電ランプを並列接続しても、問題なく点灯できる利点がある。この場合、複数個の無電極放電ランプを同時に断続調光して残像抑制を図るようにしてもよいが、周波数が低いことを考慮すれば、調光制御手段は、複数の無電極放電ランプのうち、一部のものを第二の輝度に設定し、それよりも多い残りのランプを第一の輝度に設定するとともに、第二の輝度に設定されるランプの組を、複数のランプ全体の配列内にて一定順序にて周期的に切り替えるものとして構成することがより望ましい。これにより、周波数が前述のように低くとも、液晶表示パネルの残像視認抑制を効果的に図ることができる。この場合、液晶表示パネルの画面を均一にライトアップするには、複数の無電極放電ランプを、各々横長に形成されたものを液晶表示パネルのパネル面に沿って、液晶表示パネルの走査線方向と長手方向とが一致するように互いに平行に配列することが望ましい。そして、調光制御手段は、第二の輝度に設定されるランプを配列の第一端側から第二端側に向けて順次移動させる形で切り替える方式を採用すると、残像視認抑制効果を特に高めることができる。
【００２１】
駆動交流発生部が前述の巻線トランスを含んで構成され、インピーダンス調整インダクタンスが巻線トランスの二次側コイルと前述の補助コイルとによって形成されるものである場合、複数の無電極放電ランプには、これに一対一に対応する形で補助コイルを設けることができる。複数のランプを並列的にトランスに接続する場合、直列共振回路を実現するために必要な全インダクタンスの主要部を、巻線トランスの１つの二次側コイルにて兼用できるため、補助コイルは、直列共振に必要なインダクタンスを確保するための、補足的なインダクタンスを形成すればよいだけなので、機器小形化の効果が一層高められる。なお、二次側コイルのインダクタンスが直列共振に必要なインダクタンスと偶発的に一致している場合は、補助コイルを省略することが可能である。
【００２２】
上記の場合、調光制御手段が、無電極放電ランプの発光状態を第一の輝度から第二の輝度へ低減する調光制御を、半導体スイッチング素子を用いた発光駆動交流の位相チョッパ制御により行うものである場合、複数の補助コイルのインダクタンスは互いに等価に定めておけばよく、複数の無電極放電ランプの負荷インピーダンスを均一化できるので、駆動交流発生部とのインピーダンスマッチングもとりやすいので効率を高めることができる。この場合、各無電極放電ランプは同一周波数の交流で駆動されるから、前述の昇圧用の巻線トランスは、電源電圧を、設定周波数を有する発光駆動交流電圧に変換するための自励式共振インバータ回路に組み込むと、昇圧回路と周波数変換器であるインバータとを共用化でき、装置構成を一層簡略化することができる。
【００２３】
一方、駆動交流発生部は、複数の無電極放電ランプ毎に異なる設定周波数の駆動交流を入力するものとして構成することもできる。この場合、各ランプの設定周波数に対応して直列共振回路の共振周波数が互いに異なるものとなるように、複数の補助コイルのインダクタンスを互いに異なる値に設定する。駆動交流発生部は、異なる設定周波数に対応した周波数を有する複数の交流波形が重畳した多重交流を発生する多重交流発生部を有するものとして構成する。そして、複数の無電極放電ランプは、直列共振回路をバンドパスフィルタとして利用することにより、多重交流から設定周波数に対応した周波数の交流成分を抽出して発光駆動されることとなる。この場合、調光制御手段は、無電極放電ランプの発光状態を第一の輝度から第二の輝度へ低減する調光制御を、上記の多重交流において、該第二の輝度とすべき無電極放電ランプの設定周波数に対応した交流成分を減衰させることにより行うことができる。この方式によると、調光のための波形制御が本質的に不要となり、回路構成の更なる簡略化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の液晶バックライトの点灯装置を備えた液晶表示装置の一例を示すものである。液晶表示パネル２の背面に隣接して液晶バックライト装置３が配置されている。図２に示すように、液晶バックライト装置３は光源となる複数の無電極放電ランプ１３を有し、液晶表示パネル２の画面を均一にライトアップするために、横長に形成されたこれら無電極放電ランプ１３を、液晶表示パネル２のパネル面に沿って、その走査線方向と長手方向とが一致するように互いに平行に配列している。図１に示すごとく、これら液晶表示パネル２と液晶バックライト装置３とが筐体４に一体的に組み込まれている。
【００２５】
図３は、無電極放電ランプ１３の概略構成を示すものであり、放電ガスが封入された透光性絶縁管１４と、該透光性絶縁管１４の外側に配置され、封入された放電ガスを励起してプラズマ発光放電させるための外部電極１５とを有する。透光性絶縁管１４は例えばガラス管で構成され、放電ガスは、低周波でのプラズマ化が容易となるよう、外殻電子の束縛エネルギーが比較的小さいＫｒやＸｅなどの重い不活性ガスや、水銀などの金属蒸気が用いられる。サイクロトロン共鳴によるプラズマ励起の原理に鑑みれば、交流印加により外部電極１５に加わる振動電界と誘導磁界との向きは直交していることが望ましく、この観点にて外部電極１５は透光性絶縁管１４の両端周囲に巻きつけられたコイルにて構成することが望ましいが、図４に示すように、面状の電極１５ｊｔでも渦電流効果によりコイルに近い効果が得られるので、透光性絶縁管１４の両端に設けられた該電極１５ｊｔを、ソケット１５ｊ２に挿入する構造とすれば、無電極放電ランプ１３のアセンブリが楽になる。図４では、一方のソケット１５ｊ２をばね２０で付勢した形でランプ軸線方向に進退可能とし、ばね２０の付勢力に抗してソケット１５ｊ２を押し戻しながら無電極放電ランプ１３を装着するようにしている。
【００２６】
無電極放電ランプ１３において、プラズマによる直接励起光は紫外線であり、これを白色可視照明光に変換するために、透光性絶縁管１４の内面には周知の蛍光体材料（例えばハロリン酸カルシウム（３Ｃａ３（ＰＯ４）２・ＣａＦＣｌ／Ｓｂ，Ｍｎ）、ＦとＣｌ，ＳｂとＭｎのそれぞれの量を調整することにより、種々の色温度の白色光を得ることができる）が塗布されている。
【００２７】
上記のような無電極放電ランプ１３が点灯装置１８に接続される。図５は該点灯装置１８の回路構成の第一例を示すものである。回路の要部は、駆動交流発生部１２（インバータ）と点灯制御回路１１とからなる。点灯制御回路１１に接続された各無電極放電ランプ１３は、外部電極１５にて駆動交流発生部１２と配線部１３ｋにより電気的に結合され、該駆動交流発生部１２により３０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の低周波数の発光駆動交流が印加される。
【００２８】
駆動交流発生部１２は、外部電源（商用交流電源５：図示しないプラグにより接続される）の電圧を無電極放電ランプ１３の駆動に必要な電圧まで昇圧する巻線トランス１１４を含むものとして構成されている。該巻線トランス１１４は、電源電圧を、設定周波数を有する発光駆動交流電圧に変換するための自励式共振インバータ回路に組み込まれている。共振インバータ回路の採用により、発光駆動交流を正弦波交流とすることができる。
【００２９】
具体的には、外部電源５からの交流は周知のＡＣ／ＤＣコンバータ１１１により直流化され、プッシュプルトランジスタ１１０，１１２により交流変調されつつ巻線トランス１１４の１次側コイルＳ１に入力される。１次側コイルＳ１はタップＴにより分割され、一方が正の半波を受け持つトランジスタ１１０の、他方が負の半波を受け持つトランジスタ１１２の各コレクタに接続されるとともに、それぞれコンデンサ１２０と並列共振結合して、入力側の発振周波数が決定される。プッシュプルトランジスタ１１０，１１２は電流検知抵抗１１６及び１１８との組み合わせにより増幅回路をなし、１次側コイルＳ１の発振周波数をサーチコイルＳ３でフィードバックすることにより自励式発振回路が構成されている。その発振周波数（つまり、発光駆動交流電圧の設定周波数）は、１次側コイルＳ１とコンデンサ１２０との回路定数設定により、３０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下、望ましくは５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の範囲で定めるのがよく、本実施形態では６０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下の範囲で定められている。
【００３０】
図６に示すように、無電極放電ランプ１３は、透光性絶縁管１４の外に電極１５が配置されるので、電極１５と放電ガス１６との間に介在する絶縁管１４の寄生容量が大きい。管両端の電極１５での寄生容量をそれぞれ２Ｃｘとし、放電ガスの直列抵抗をＲｘとしたときの等価回路を図中に示しており、そのままでは低周波領域での負荷インピーダンスが高くなることが理解できる。そこで、発光駆動交流電圧の上記設定周波数にて、無電極放電ランプ１３の発光駆動時のインピーダンスを低減するために、図７に示すように、無電極放電ランプ１３の外部電極１５及び透光性絶縁管１４が形成する電極部キャパシタンスＣｘと、設定周波数にて直列共振回路ＳＲを形成するように設けられたインピーダンス調整インダクタンスＬｘを設けている。
【００３１】
発光駆動交流電圧の設定周波数をｆｘとすれば、直列共振回路ＳＲの共振周波数をこのｆｘに一致させることで、負荷インピーダンスの大幅な低減を図ることができ、上記のごとく低周波でも無電極放電ランプ１３を十分に発光駆動できるようになる。インピーダンス調整インダクタンスＬｘは、具体的には図５に示すように、巻線トランス１１４の二次側コイルＳ２と、該二次側コイルＳ２から外部電極１５に向う配線上に、該二次側コイルＳ２とは別に設けられた補助コイル６とによって形成される。該補助コイル６は、点灯制御回路１１の構成要素をなす。
【００３２】
上記のように、インダクタンスの一部を巻線トランス１１４の二次側コイルＳ２と兼用することで、直列共振回路ＳＲを実現するために新たに設けるコイルのサイズを小形化できる。本実施形態では、無電極放電ランプ１３が複数設けられ、補助コイル６もこれらに一対一に対応する形で設けられている。複数の無電極放電ランプ１３は配線部１３ｋにより、巻線トランス１１４の二次側コイルＳ２に並列接続されている。いずれの無電極放電ランプ１３についても、直列共振回路ＳＲを実現するために必要な全インダクタンスの主要部が、巻線トランス１１４の１つの二次側コイルＳ２にて兼用される。従って、各補助コイル６は、直列共振に必要な全インダクタンスのうち、二次側コイルＳ２のインダクタンスを差し引いた補足的なインダクタンスを形成するものなので、寸法も小さくて済む。なお、二次側コイルＳ２のインダクタンスが直列共振に必要なインダクタンスと偶発的に一致している場合は、各経路上の補助コイル６を省略することが可能である。
【００３３】
図５の回路では、駆動交流の周波数が低いために、駆動交流発生部１２と無電極放電ランプ１３とを接続する配線１３ｋの長さが多少長くなっても、コモンモード輻射が生じにくい。従って、電磁波ノイズ輻射を低減するために無理に配線長を短くしなくてもよくなり、ランプ１３と駆動交流発生部１２（電源）との間の配線長の設計自由度が高められる。本実施形態では、配線長を、並列接続される無電極放電ランプ１３の経路毎に、駆動交流発生部（巻線トランス１１４）１２と無電極放電ランプ１３の電極１５との間の配線距離として定める（電極１５は各無電極放電ランプ１３につき２つあり、各電極１５について配線長を定め、合算はしない）。駆動交流発生部１２とランプ１３とを結ぶ配線経路は複数存在するが、駆動交流発生部１２近くに位置するものは、もともと配線が長くなる必然性が存在しないので、駆動交流発生部１２から最も離れて位置するランプ１３の２つの電極１５のうち、駆動交流発生部１２の端子までの経路が長くなる方の配線部１３ｋの長さを最大配線長として定義する。本実施形態では、この最大配線長を１０ｃｍ以上（望ましくは２０ｃｍ以上）に設定しても、電磁波ノイズ輻射はほとんど問題にならず、駆動交流発生部１２と各無電極放電ランプ１３とのレイアウトも自由に定めることができる。
【００３４】
次に、点灯制御回路１１は、無電極放電ランプ１３の発光状態を、第一の輝度と該第一の輝度よりも暗い第二の輝度との間で、駆動交流電圧よりも小さい周波数で切り替える調光制御回路（調光制御手段）９を備える。駆動周波数が低いことにより、液晶表示パネル２での残像視認性を低減するための調光制御を、複雑なＰＷＭ制御などを用いなくともより簡便に行うことができる。
【００３５】
調光制御回路９は、具体的には、無電極放電ランプ１３の発光状態を第一の輝度から第二の輝度へ低減する調光制御を、半導体スイッチング素子を用いた発光駆動交流の位相チョッパ制御により行う位相制御回路８を有する。無電極放電ランプ１３を低周波駆動とすることで、面倒で複雑なＰＷＭ制御等を用いずとも、回路構成が簡便な位相チョッパ制御により、無電極放電ランプ１３の調光制御を問題なく行うことができる。
【００３６】
図１１に示すように、位相制御回路８において、発光駆動交流をチョッピングする半導体スイッチ素子は、（ａ）のごとく正半波用と負半波用との２個のサイリスタで構成することもできるが、（ｂ）のように双方向特性のトライアック１２１で構成すると、トリガ端子（ゲート）が１つで済み、制御回路をより簡単化できる。調光時の光量は、各半波をチョッピングする位相（点弧角）により任意に調整できる。本実施形態では、トライアック１２１のトリガ入力をダイアック１２２のブレークダウン波形により発生するようにしており、そのブレークダウンタイミングは、抵抗１２３とコンデンサ１２４とが形成するトリガ付勢回路の時定数により決定できる。調光時の光量を低くしたい場合には、抵抗１２３の値を大きくするかコンデンサ１２４の容量を大きくし、コンデンサ１２４の端子電圧がダイアック１２２のブレークダウン電圧に到達するまでの時間を長くすることで、図１１の点弧角を高角側にシフトすればよい（調光時の光量を高くしたい場合は、その逆とする）。
【００３７】
無電極放電ランプ１３は始動電圧が比較的低いので、駆動交流発生部１２に複数の無電極放電ランプ１３を並列接続しても、問題なく点灯できる。本実施形態において調光制御回路９は、複数の無電極放電ランプ１３のうち、一部のものを第二の輝度（例えば、第一の輝度の０％以上５０％以下）に設定し、それよりも多い残りのランプ１３を第一の輝度に設定するとともに、第二の輝度に設定されるランプ１３の組を、複数のランプ１３全体の配列内にて一定順序にて周期的に切り替えるものとして構成されている。これにより、周波数が前述のように低くとも、液晶表示パネル２の残像視認抑制を効果的に図ることができる。具体的には、図２において、第二の輝度に設定されるランプ１３を配列の第一端側（本実施例では液晶表示パネル３の画面上側）から第二端側（同じく画面下側）に向けて順次移動させる形で切り替える方式を採用する。
【００３８】
この切り替えは、例えば、各無電極放電ランプ１３に対応して設けられたスイッチ７Ｓからなるスイッチ群７を、制御信号ＳＳ１（スイッチ数に等しいビット数からなるパラレルレベル信号である）により制御することにより実施できる。具体的には、各スイッチ７Ｓは無電極放電ランプ１３を、位相制御回路８に接続される第一経路１３ｐと、位相制御回路８をバイパスする第二経路１３ｑとのどちらかに接続するＳＰＤＴ型双方向アナログスイッチであり、制御信号ＳＳ１の対応するビットがＬのとき第一経路１３ｐへの接続状態（第二の輝度による調光状態）となり、同じくＨのときに第二経路１３ｑへの接続状態（第一の輝度による非調光状態）となる。図１０は、スイッチ群７（７Ｓ＝ＳＷ１、ＳＷ２‥ＳＷｎ）に与える制御信号ＳＳ１の切り替えシーケンスの一例を示すものである。個々の無電極放電ランプ１３は、切り替えの周波数が駆動交流の周波数よりも低く設定される。
【００３９】
図５の回路では、各ランプ１３の調光制御を上記のような位相チョッパ制御により行うとともに、各ランプ１３に与える駆動交流の周波数は同一であり、複数の補助コイル６のインダクタンスも互いに等価に定められている。従って、複数の無電極放電ランプ１３の負荷インピーダンスを均一化でき、駆動交流発生部１２とのインピーダンスマッチングもとりやすいので効率を高めることができる。並列接続される無電極放電ランプ１３には、共通の周波数の交流を入力すればよく、結果として昇圧用の巻線トランス１１４を自励式共振インバータ回路に組み込むことも可能となる。昇圧回路である巻線トランス１１４と周波数変換器であるインバータとが共用化されることで、装置の小形化が一層推進されている。
【００４０】
以下、点灯回路の変形例について説明する。
図８の点灯装置１８の構成では、駆動交流発生部１２は、複数の無電極放電ランプ１３毎に異なる設定周波数の駆動交流を入力するものとして構成されている。各ランプ１３の設定周波数に対応して直列共振回路ＳＲ（図７参照）の共振周波数は互いに異なるものとなるように、複数の補助コイル６は、そのインダクタンスが互いに異なる値に設定されている。駆動交流発生部１２は、異なる設定周波数に対応した周波数を有する複数の交流波形が重畳した多重交流を発生する多重交流発生部１３１を有する。多重交流発生部１３１は、発振周波数の異なる複数の発振器１３２（正弦波でも方形波でもどちらでもよい）が並列接続された構成を有し、各周波数の交流が合成されて多重交流として出力される。複数の無電極放電ランプ１３は、直列共振回路ＳＲをバンドパスフィルタとして利用することにより、多重交流から設定周波数に対応した周波数の交流成分を抽出して発光駆動される。
【００４１】
調光制御手段は、無電極放電ランプ１３の発光状態を第一の輝度から第二の輝度へ低減する調光制御を、上記の多重交流において、該第二の輝度とすべき無電極放電ランプ１３の設定周波数に対応した交流成分を減衰させる形で実施する。本実施形態では、多重交流発生部１３において、各発振器１３２の合成系路上に設けたスイッチ群１３３に制御信号ＳＳ２（図１０にて、Ｌレベルでスイッチを開放するようにすれば、類似の信号形態を採用できる）を与えることによって、減衰させるべき周波数の発振器１３２を選択的に切り離すことにより、上記の制御を行っている。この場合、巻線トランス１１４は自励式発振回路を兼ねる必要がなくなり、図に示すように、１次側コイルの構成は、サーチコイルやタッピング、さらにはフィードバック増幅回路などが軒並み省略された簡略な構成とすることができる。
【００４２】
一方、図９に示すように、図５の回路構成と同様の電源構成を採用しつつも、位相制御回路８以外の調光手段を講ずることもできる。図９では、図８と同様のスイッチ１３２を無電極放電ランプ１３側に設け、複数の無電極放電ランプ１３のうち、調光制御すべきものをチョークコイル１３５に選択的に接続する。インピーダンス低減用の直列共振回路ＳＲ（図７）のインダクタンスはチョークコイル１３５が接続されば変化し、その共振点は駆動交流の周波数からずれるので、無電極放電ランプ１３の負荷インピーダンスが増加して減光方向に調光することができる。この場合、駆動交流の周波数に対する共振点のずれ位相が大きいほど負荷インピーダンスが高くなるので、該位相（つまり、共振点：チョークコイルのインダクタンスにより調整できる）によって減光の度合い（つまり、第二の輝度）を調整できる。なお、第二の輝度を完全消灯に設定してよければ、チョークコイル１３５を省略し、調光（つまり、消灯）すべき無電極放電ランプ１３をスイッチによりオープンとして、点灯回路から切り離すように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のバックライト装置を組み込んだ液晶表示装置の一例を示す側面断面模式図。
【図２】同じく正面模式図。
【図３】無電極放電ランプの点灯回路の概略図。
【図４】無電極放電ランプの組付け構造を具体化して示す断面図。
【図５】点灯回路の第一の具体的構成例を示す回路図。
【図６】無電極放電ランプの負荷インピーダンスの等価回路的説明図。
【図７】インピーダンス調整インダクタンスにより形成される直列共振回路の説明図。
【図８】点灯回路の第二の具体的構成例を示す回路図。
【図９】点灯回路の第三の具体的構成例を示す回路図。
【図１０】調光制御に使用するスイッチング信号のタイミング図。
【図１１】調光に用いる位相チョッパ制御の概念説明図。
【符号の説明】
【００４４】
１  液晶表示装置
２  液晶表示パネル
３  液晶バックライト装置
６  補助コイル
８  位相制御回路
１２  駆動交流発生部
１３  無電極放電ランプ
１３ｋ  配線部
１４  透光性絶縁管
１５  外部電極
１６  放電ガス
１８  点灯装置
Ｌｘ  インピーダンス調整インダクタンス
ＳＲ  直列共振回路
１１４  巻線トランス
Ｓ２  二次側コイル
１２１  トライアック
１３１  多重交流発生部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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