(57)【要約】【課題】横長大画面でも冷陰極管の長さを短くすることができる蛍光灯の点灯表示装置を提供する。【解決手段】所定の周波数の低周波駆動電圧を出力する極性切換回路５と、前記極性切換回路５の出力回線に一端が接続された複数の冷陰極管７１・・７ｎと、前記冷陰極管７１・・７ｎの他端にそれぞれ接続され、各冷陰極管７１・・７ｎに等しい電流を流すための定電流回路からなる均流回路６とを備え、前記冷陰極管７１・・７ｎは、その長手方向が垂直になるように設置され、前記極性切換回路５は、正の期間と負の期間とで時間幅の違う低周波駆動電圧を出力する。【選択図】図２
2008234865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の低周波駆動電圧を出力する極性切換回路と、
前記極性切換回路の出力側に接続された、複数の蛍光灯と各蛍光灯に等しい電流を流すための各定電流回路とを備え、
前記複数の蛍光灯と前記定電流回路とはそれぞれ直列に接続され、
前記複数の蛍光灯は、その長手方向が垂直になるように設置され、
前記極性切換回路は、正の期間と負の期間とで時間幅の違う低周波駆動電圧を出力するものである縦型蛍光灯の点灯表示装置。
【請求項２】
低周波駆動電圧の一周期に対する前記正の期間の比率（極性切替時間比率という）は、一定値に設定されている請求項１記載の縦型蛍光灯の点灯表示装置。
【請求項３】
前記一定値は、０．５を超え、０．８以下に設定されている請求項２記載の縦型蛍光灯の点灯表示装置。
【請求項４】
始動直後、前記極性切替時間比率が、前記一定値よりも大きくなるように設定される請求項２記載の縦型蛍光灯の点灯表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦に置かれた細長い蛍光灯を点灯することのできる蛍光灯の点灯表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置など各種表示装置のバックライトには、蛍光灯の一種である冷陰極管(Cold Cathode Fluorescent Tube)が用いられる。この冷陰極管の点灯駆動には、従来から、インバータを用いた高周波交流点灯方式が採用されている。
図７は、従来の高周波交流点灯装置を示す回路図である。この高周波交流点灯装置は、数十ｋＨｚの高周波交流電源を供給するためのインバータ回路２１と、主変圧器３１と、その主変圧器３１の出力回線に対して一端が接続された複数の冷陰極管７０と、前記複数の冷陰極管７０の他端に接続され、各冷陰極管７０に等しい電流を流すための、複数の変圧器からなる均流回路６０１とを備えている。
【０００３】
図７の高周波点灯装置の各部の波形を、図８に示す。図８の（ａ）はインバータ２に入力される直流入力電圧を示す。図８の（ｂ）は、インバータ２の出力電圧すなわち主変圧器３１の一次側電圧の波形を示す。図８の（ｃ）は主変圧器３１の二次側の高周波電圧の波形を示す。
【特許文献１】特開2000-294391号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような高周波点灯装置が適用される表示装置においては、通常、表示画面は横長であり、冷陰極管は表示画面の横長方向に水平に設置される。
このため、表示画面が大型化するほど冷陰極管の長さが長くなる。冷陰極管の長さが長くなると、冷陰極管のコストが上がるだけでなく、点灯電圧の増加につながり、インバータ回路２１や主変圧器３１の耐圧を上げなければならなくなる。また、冷陰極管の真空度も保ちにくくなる。このように設計上の困難性が増大する。
【０００５】
本発明は、大画面でも蛍光灯の長さを短くすることができる蛍光灯の点灯表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の縦型蛍光灯の点灯表示装置は、所定の周波数の低周波駆動電圧を出力する極性切換回路と、前記極性切換回路の出力側に接続された、複数の蛍光灯と各蛍光灯に等しい電流を流すための各定電流回路とを備え、前記複数の蛍光灯と前記定電流回路とはそれぞれ直列に接続され、前記複数の蛍光灯は、その長手方向が垂直になるように設置され、前記極性切換回路は、正の期間と負の期間とで時間幅の違う低周波駆動電圧を出力することを特徴とする。
【０００７】
この縦型蛍光灯の点灯表示装置であれば、複数の蛍光灯が垂直に設置されていても、前記極性切換回路は、正の期間と負の期間とで時間幅の違う低周波駆動電圧を出力することにより、管内の流体物質を電気的に上方向に引っ張り上げる力を発生することができ、流体物質が重力のため偏るのを防止することができる。
したがって、蛍光灯が垂直に設置されても、管内の流体物質が偏ることはなく均一な発光が可能となる。また、一方のみ電極が摩耗する「スパッター現象」も発生しにくい。したがって、横長の画面では蛍光灯の長さを短くすることができ、駆動電圧の増加を抑えることができる。また蛍光灯の長さが一定であるとすれば、バックライト・画面の大型化が実現する。
【０００８】
一周期に対する前記正の期間の比率（極性切替時間比率という）は、０．５を超え、０．８以下であることが好ましい。
また、始動直後、極性切替時間比率を高めに設定することが好ましい。これは、長期保存中に管内の流体物質が偏っていることがあるので、始動後その均一化速度を速め、点灯安定までの時間を短くしたいからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の縦型蛍光灯を用いた表示装置を示す分解図である。この表示装置は、冷陰極管７１・・７ｎを搭載した表示装置本体１０１と、液晶表示部１０３を支持する液晶パネル１０２とを備える。冷陰極管７１・・７ｎは、ｎ本（ｎ≧２とする）、縦に設置されている。したがって冷陰極管７１・・７ｎの長さは、液晶表示部１０３の高さＨによって規定される。液晶表示部１０３は例えば４：３，１６：９などの横長形状であり、冷陰極管７１・・７ｎを横に設置する場合に比べて、冷陰極管７１・・７ｎの長さを短くすることができる。
【００１０】
図２は、本発明の縦型蛍光灯の点灯表示装置の回路図である。
この点灯装置は、直流入力を交流に変換するインバータ２と、インバータ２からの交流電圧を昇圧する主変圧器３と、主変圧器３から出力された交流電圧を倍圧整流する倍圧整流回路４と、整流された直流電圧の極性切り替えを行う極性切換回路５と、極性切換回路５の出力回線(e),(f)に対してそれぞれ接続された複数（ｎ本）の冷陰極管７１・・７ｎと、前記複数の冷陰極管７１・・７ｎの他端に接続され、各冷陰極管７１・・７ｎに等しい電流を流すための均流回路６とを備えている。
【００１１】
この装置の動作説明をする。まず直流入力を、インバータ２に含まれるスイッチングトランジスタの切換えにより主変圧器３に最適な交流周波数に変換する。この「主変圧器３に最適な交流周波数」とは、主変圧器３として十分な変換効率が得られる周波数のことであり、通常は数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚである。周波数がこの範囲より低すぎると、主変圧器３を大きくする必要があり、装置全体が大きく重くなる。周波数がこの範囲よりも高いと、主変圧器３内部で発生する並列容量の影響が大きくなり、共振が発生して変換効率が低下する。
【００１２】
次に、所定の巻き数と巻き数比を持つ主変圧器３によって、前記交流電圧を所定の昇圧比で昇圧する。さらに、倍圧整流回路４によって整流と昇圧とを行う。これによって、冷陰極管７１・・７ｎの点灯に必要な直流電圧を得ることができる。なお「冷陰極管７１・・７ｎの点灯に必要な直流電圧」とは、通常１０００Ｖ〜２０００Ｖ程度であるが、前述のように冷陰極管７１・・７ｎの長さが短くなっているので、冷陰極管７１・・７ｎを横置きする場合に比べて、この電圧を低く設定することができる。
【００１３】
この直流電圧を、極性切換回路５のスイッチングトランジスタのオンオフにより、交流に変換する。このスイッチングトランジスタのオンオフを制御するのは、制御回路５１である。制御回路５１は各スイッチングトランジスタのゲートにオンオフ信号を供給することにより、各スイッチングトランジスタのオンオフを制御する。
オンオフ信号の周波数ｆの範囲は、０Ｈｚを超え、２０ｋＨｚ以下であればよい。できれば、０Ｈｚを超え１０ｋＨｚ以下がよく、さらに好ましくは、０Ｈｚを超え１ｋＨｚ以下がよい。
【００１４】
オンオフ信号の信号幅は、後に図３を参照して説明するように、正負で同一幅となっていないで、不均等となっている。これは、冷陰極管７１・・７ｎの中に封じ込められている流体物質（水銀など）が、重力で一方に溜まらないようにするためである。
均流回路６は、トランジスタのコレクタ−エミッタ間に流れる電流を利用して定電流を得る電子回路（定電流回路という）６１・・６ｎを、冷陰極管７１・・７ｎの数に応じて備えている。各冷陰極管７１・・７ｎと各定電流回路６１・・６ｎとは、それぞれ直列に接続されている。この冷陰極管７１・・７ｎと定電流回路６１・・６ｎとの直列回路（冷陰極管７１・・７ｎの本数だけある）が、極性切換回路５の２本の出力回線(e),(f)に対して接続されている。
【００１５】
各定電流回路６１・・６ｎのトランジスタは、図２に示すように、ｎｐｎ型とｐｎｐ型とが並列に接続されている。ｎｐｎ型について説明すれば、エミッタ・接地間に抵抗Ｒが接続されている。各トランジスタのベースは互いに共通に接続されている。この共通ベース電圧をＶｂと表記する。抵抗Ｒの両端電圧は電圧Ｖｂにほぼ等しく、電圧Ｖｂは各トランジスタで共通であるから、抵抗Ｒの両端電圧は、各定電流回路６１・・６ｎでほぼ等しくなる。このため各定電流回路６１・・６ｎを一方向（ｎｐｎ型トランジスタのコレクタからエミッタ方向）に流れる電流がほぼ等しくなり、定電流が得られる。逆方向（ｐｎｐ型トランジスタのエミッタからコレクタ方向）に流れる電流も、ｐｎｐ型のトランジスタの同様の作用により、均一化され、定電流が得られる。
【００１６】
このように、トランジスタを含む定電流回路６１・・６ｎを用いて定電流を実現しているので、従来のように複数の変圧器を利用した均流回路６０１に比べて小型化・軽量化が可能となる。
図３は、図２の点灯装置の各部の波形を示すグラフである。
図３の（ａ）はインバータ２に入力される直流入力電圧を示す。図３の（ｂ）は、インバータ２の出力電圧すなわち主変圧器の一次側電圧の波形である。図３の（ｃ）は主変圧器３の二次側電圧の波形である。主変圧器３の二次側電圧は、主変圧器３の一次側電圧に対して、主変圧器３の巻き数比に応じて昇圧されている。図３の（ｄ）は、倍圧整流回路４の出力波形である。この出力電圧は主変圧器３の二次側電圧よりもさらに上昇していると同時に、脈流に整流されている。図３の（ｅ）は、極性切換回路５の出力波形を示す。極性切換回路５によって、脈流に整流された直流出力が交互に正負になるように切換えられる。この切り替えられた出力電流が、均流回路６を通って各冷陰極管７１・・７ｎに供給される。この切り替えられた出力電流の信号時間幅のうち、冷陰極管７１・・７ｎの上の電極には正の信号が印加され、冷陰極管７１・・７ｎの下の電極には負の信号が印加される。図３の（ｅ）に示すように、正の信号幅をｔ1、負の信号幅をｔ2とする。ｔ1のほうがｔ2よりも大きくなっている。すなわち極性切替時間比率ｔ1／（ｔ1＋ｔ2）を、０．５を超えるように設定する。極性切替時間比率の最適値は、冷陰極管７１・・７ｎの中に封じ込められている流体物質（水銀など）が、定常点灯中、重力で下方に溜まらないで管内に均等に分布するように定めるとよい。例えば、
０．５＜ｔ1／（ｔ1＋ｔ2）≦０．８
の範囲の中から選択する。０．８を超えると、冷陰極管７１・・７ｎの発光強度が低下する（特に下端が暗くなる）。好ましくは、
０．５＜ｔ1／（ｔ1＋ｔ2）≦０．７
の範囲の中から選択するとよい。ある条件下における実験では、０．６が最適値であった。
【００１７】
特に、長期間保管後の始動時は、前記流体物質が下方に溜まっているので、始動時のみ前記値を大きめ（例えば０．７）に設定し、始動後しばらく時間が経てば、前記値を前記最適値（例えば０．６）に設定してもよい。この始動後時間は実験的に決定するのが好ましい。例えば１〜５分程度となる。
以上のような本発明の点灯装置の構成によって、複数の冷陰極管７１・・７ｎを、周波数ｆで低周波点灯することができる。
【００１８】
ここで「低周波点灯」とは、直流を、極性切換回路５によって従来よりも低い周波数ｆで切換えながら、点灯するという意味である。低周波数ｆの範囲は、前述したように、０Ｈｚを超え、２０ｋＨｚ以下である。好ましくは０Ｈｚを超え１０ｋＨｚ以下、さらに好ましくは０Ｈｚを超え１ｋＨｚ以下である。
従来では、インバータ２によって冷陰極管７１・・７ｎに数十ｋＨｚの高周波電流を流して点灯していたのと比較して、このように低い周波数ｆの電流で冷陰極管７１・・７ｎを点灯することにより、冷陰極管７１・・７ｎ及びそれにつながる配線とシャーシ８との間に発生する浮遊容量の影響を低減することができ、画面輝度の均一性を理想に近いものとすることができる。この画面輝度の均一性を保つ効果は、極性切換回路５の切換周波数ｆが低いほど有利となる。
【００１９】
また、主変圧器３は、極性切換回路５の切換周波数ｆとは関係なく、高周波で駆動することができるので、主変圧器３の寸法を小さくできる。
また、冷陰極管７１・・７ｎを縦置きにしていても、駆動電流の  極性切替時間比率を調整することにより、管内の流体物質が重力で偏るのを防止することができる。
したがって、本点灯装置を液晶表示装置などのバックライト用に用いれば、点灯装置全体を小さくできる。また低周波を用いて冷陰極管を点灯することにより、浮遊容量の影響を低減できるので、冷陰極管と、それを支えるシャーシとを無限に近づけることができる。従って、液晶表示装置の厚さを薄くすることができる。特に横長の画面では蛍光灯の長さを短くすることができ、駆動電圧の増加を抑えることができる。また蛍光灯の長さが一定であるとすれば、さらにバックライトを大型にすることができ、大画面化が実現できる。
【００２０】
以下、縦型蛍光灯の点灯表示装置の回路変形例を説明する。
図４は、主変圧器３を省略したトランスレス点灯装置の要部回路図である。この回路では、直流入力に対して、コイルとトランジスタとを用いた共振回路２′により直接、交流電圧を得ている。共振回路で得られる交流電圧は、直流入力に対して１０倍程度、例えば２４０Ｖ、周波数は２００ｋＨｚである。この交流電圧を、倍圧整流回路４に通すことにより、所定電圧、例えば１５００Ｖの直流電圧を得ている。倍圧整流回路４よりも後段の構成は、図２に示したものと同じである。
【００２１】
この構成により、主変圧器３をなくすことができるので、点灯装置をさらに小型にできる。
図５は、インバータ回路２及び主変圧器３を省略して、この点灯装置が組み込まれる機器（例えばテレビジョン受像機）１０のインバータ回路２及び主変圧器３を流用する構成を示す要部回路図である。機器１０の電源変圧器の二次側巻き線から、交流電圧を得て、それを倍圧整流回路４に通して、昇圧・整流している。この構成により、冷陰極管７１・・７ｎ専用のインバータ２と変圧器とが不要になるので、機器全体を小型化できる。
【００２２】
図６は、均流回路の他の例を示す回路図である。この均流回路では、定電流を一方向に流す回路６ａと他方向に流す回路６ｂとが互いに分離され、冷陰極管の両側に設置されている。各定電流回路６ａ，６ｂの動作は、図２を用いて説明したのと同様である。この均流回路によれば、全てｎｐｎ型のトランジスタが使えるので、コスト面で有利になる。
いままで本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、前記実施の形態に限られるものでないことはもちろんである。例えば、主変圧器３の出力に対して、倍圧整流回路４によって整流と昇圧とを行っていた。しかし、昇圧と整流を切り離して、昇圧は主変圧器で行い、整流は倍圧でない単なる整流回路で行ってもよい。また、均流回路の回路例は図２に示されたものに限られず、トランジスタを用いた任意の定電流回路を用いてもよい。また、本発明は、前記実施の形態で用いた冷陰極管に限られず、蛍光灯一般に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の縦型蛍光灯を用いた表示装置を示す分解図である。
【図２】本発明の縦型蛍光灯の点灯表示装置の回路図である。
【図３】図２の点灯装置の各部の波形を示すグラフである。
【図４】主変圧器３を省略したトランスレス点灯装置の要部回路図である。
【図５】インバータ回路２及び主変圧器３を省略して、この点灯装置が組み込まれる機器１０のインバータ回路及び変圧器を流用する構成を示す要部回路図である。
【図６】均流回路の他の例を示す回路図である。
【図７】従来の高周波交流点灯装置を示す回路図である。
【図８】図７の高周波点灯装置の各部の波形を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
２  インバータ
３  主変圧器
４  倍圧整流回路
５  極性切換回路
６  均流回路
６１・・６ｎ  定電流回路
７１・・７ｎ  冷陰極管
８  シャーシ
１０  機器
５１  制御回路
１０１  表示装置本体
１０２  液晶パネル
１０３  液晶表示部
【図１】
2008234865.tif 000003
【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】
2008234865.tif 000009
【図８】
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