(57)【要約】【課題】放電灯を用いた液晶表示用バックライト装置において、頻繁な点灯・消灯の繰り返しを回避して、放電灯の寿命を延長する。【解決手段】液晶パネル３のバックライトとして低圧放電灯ＦＬを用いる液晶表示用バックライト装置であって、低圧放電灯ＦＬを調光点灯可能な点灯回路１と、バックライトの消灯信号が入力されると少なくとも一定期間は低圧放電灯ＦＬを調光状態で点灯維持するように点灯回路１を制御する点灯回路制御部２と、バックライトの消灯信号が入力されると液晶パネル３をＯＦＦ状態または黒レベルとする液晶パネル制御部４とを備える。点灯回路制御部２は消灯信号入力後の一定期間の経過後に低圧放電灯ＦＬを消灯する。【選択図】図１
2008083531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルのバックライトとして低圧放電灯を用いる液晶表示用バックライト装置であって、低圧放電灯を調光点灯可能な点灯回路と、バックライトの消灯信号が入力されると少なくとも一定期間は低圧放電灯を調光状態で点灯維持するように点灯回路を制御する点灯回路制御部と、バックライトの消灯信号が入力されると液晶パネルをＯＦＦ状態または黒レベルとする液晶パネル制御部とを備えることを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項２】
請求項１において、点灯回路制御部は消灯信号入力後の一定期間の経過後に低圧放電灯を消灯することを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項３】
請求項１において、点灯回路制御部は消灯信号入力後の経過時間に応じて低圧放電灯の調光時のランプ電流を低減することを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項４】
請求項２または３において、消灯信号入力後の一定期間の経過後に低圧放電灯の予熱電流を別電源から供給することを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項５】
請求項４において、別電源は点灯回路の直流電源を用いることを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記一定期間を消灯信号の発生状況に応じて最適化する手段を設けたことを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蛍光灯のような低圧放電灯を液晶パネルのバックライトとして用いる液晶表示用バックライト装置に関するものであり、液晶テレビや液晶モニタに用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１（特開平９−２８３２９４号公報）によれば、放電灯の始動、点灯、消灯を安定器の外部から与えた調光信号により制御できる調光用放電灯点灯装置において、放電灯の消灯後に調光が深まる方向へ変化する調光信号を与えて、この調光信号に応じて消灯中のフィラメント予熱電流を減少方向に制御することにより、放電灯の消灯時に不要な予熱電力を低減し、且つ速やかな始動・調光始動を可能とし、また、フィラメント寿命の改善を実現することが提案されている。
【特許文献１】特開平９−２８３２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
液晶表示用バックライト装置として放電灯点灯装置を使用する場合、外部からの消灯信号を受けて放電灯を直ちに消灯するように制御すると、消灯信号・点灯信号が繰り返し入力された場合に、放電灯に始動用の高電圧が繰り返し印加されることになるので、放電灯の寿命が短縮されるという問題があった。
【０００４】
ところで、液晶表示用バックライト装置では放電灯を完全に消灯させてしまわなくても、液晶パネルを遮光状態（ＯＦＦ状態または黒レベル）にしてしまえば、外部からは消灯しているように見えるので、短時間の消灯指令に対しては低出力の調光点灯状態を維持して待機した方が頻繁な点灯・消灯を繰り返すよりは、放電灯の寿命が改善されると考えられる。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、頻繁な点灯・消灯の繰り返しを回避して、放電灯の寿命を延長できるようにした液晶表示用バックライト装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、液晶パネル３のバックライトとして低圧放電灯ＦＬを用いる液晶表示用バックライト装置であって、低圧放電灯ＦＬを調光点灯可能な点灯回路１と、バックライトの消灯信号が入力されると少なくとも一定期間は低圧放電灯ＦＬを調光状態で点灯維持するように点灯回路１を制御する点灯回路制御部２と、バックライトの消灯信号が入力されると液晶パネル３をＯＦＦ状態または黒レベルとする液晶パネル制御部４とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、点灯回路制御部２は消灯信号入力後の一定期間の経過後に低圧放電灯ＦＬを消灯することを特徴とする（図３）。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１において、点灯回路制御部２は消灯信号入力後の経過時間に応じて低圧放電灯ＦＬの調光時のランプ電流を低減することを特徴とする（図４）。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２または３において、消灯信号入力後の一定期間の経過後に低圧放電灯ＦＬの予熱電流を別電源６から供給することを特徴とする（図５、図６）。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４において、別電源６は点灯回路１の直流電源Ｅを用いることを特徴とする（図７）。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記一定期間を消灯信号の発生状況に応じて最適化する手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、バックライトの消灯信号が入力されても一定期間は低圧放電灯を調光状態で点灯維持してあるので、頻繁な点灯・消灯の操作が繰り返されても低圧放電灯に始動用の高電圧が繰り返し印加されることはなく、放電灯の寿命が延長されると共に回路素子に加わるストレスを低減できる利点がある。また、低圧放電灯が調光状態で点灯維持されていても消灯信号の入力により液晶パネルをＯＦＦ状態または黒レベルにすることで、外部からは消灯しているように見えるので、製品に対する信頼感を損なうことはない。さらに、低圧放電灯が調光状態で点灯維持されている期間中に点灯信号が入力されると、直ちに表示状態とすることができるので、むしろ製品に対する信頼感を高めることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、点灯回路制御部は消灯信号入力後の一定期間の経過後に低圧放電灯を消灯するようにしたから、調光状態での待機が長時間にわたり継続することは回避することができ、省電力であると共に、点灯回路及び放電灯を休止させることにより製品の寿命を延長できる利点もある。
【００１４】
請求項３の発明によれば、消灯信号入力後の経過時間に応じて低圧放電灯の調光時のランプ電流を低減するようにしたから、より一層の節電効果が期待できる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、消灯信号入力後の一定期間の経過後に低圧放電灯の予熱電流を別電源から供給するようにしたから、長時間の消灯後に点灯信号が入力されても放電灯を速やかに点灯させることができ、画像が表示されるまでの遅れ時間を短縮することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、別電源は点灯回路の直流電源を用いるので、点灯回路の休止中にその直流電源を有効に活用することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、消灯信号の発生状況に応じて調光状態で点灯維持する期間を最適化する手段を設けたので、製品の使用状況に応じて放電灯の寿命延長効果を最大化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の回路図である。図中、Ｅは直流電源であり、例えば商用電源にフィルタ回路を介して全波整流器を接続し、全波整流器の出力側に昇圧チョッパ回路を介して平滑コンデンサを接続したような構成を用いることで実現できる。
【００１９】
直流電源Ｅにはスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は点灯回路制御部２により交互にオン・オフされる。スイッチング素子Ｑ２の両端には、インダクタＬ１とコンデンサＣ１よりなるＬＣ直列共振回路が接続されており、共振コンデンサＣ１の両端には直流カット用のコンデンサＣ２を介して低圧放電灯ＦＬが並列接続されている。ここでは、低圧放電灯ＦＬとして熱陰極型の蛍光灯を用いている。インダクタＬ１には２個の２次巻線が設けられており、それぞれ予熱用のコンデンサＣ３，Ｃ４を介して低圧放電灯ＦＬの一対のフィラメントに接続されている。
【００２０】
低圧放電灯ＦＬは液晶パネル３の背後にバックライトとして配置されている。なお、図１では、低圧放電灯ＦＬは１灯のみが図示されているが、図８に示すように、複数灯の放電灯を用いても構わない。その場合、各放電灯に対して個別に点灯回路を設けても良いし、直列点灯または並列点灯により点灯回路を複数の放電灯について兼用しても良い。
【００２１】
液晶パネル３は液晶パネル制御部４により制御される。液晶パネル制御部４は映像信号を入力して液晶パネル３の各画素を制御するほか、点灯／消灯信号発生部５から消灯信号が入力されると、液晶パネル３をＯＦＦまたは黒レベルとなるように制御する。なお、消灯信号が入力されると液晶パネル３を通電したまま黒レベルに制御し、その後、一定時間が経過すると液晶パネル３をＯＦＦするように制御しても良い。いずれにせよ、消灯信号が入力されると液晶パネル３は遮光状態（ＯＦＦまたは黒レベル）となるように制御される。
【００２２】
点灯回路制御部２は放電灯ＦＬを予熱・始動・点灯する機能を有するほか、調光点灯ならびに消灯する機能を有する。放電灯ＦＬが消灯状態であるときに、点灯／消灯信号発生部５から点灯信号が入力されると、点灯回路制御部２はインダクタＬ１とコンデンサＣ１よりなるＬＣ直列共振回路の無負荷時の共振周波数よりも十分に高い周波数でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせる。これにより放電灯ＦＬの両端に印加される電圧は冷陰極始動しない低い電圧に維持され、フィラメントの電子放出物質（エミッタ）のスパッタは防止される。この状態でインダクタＬ１の２次巻線に発生する予熱電源により予熱用コンデンサＣ３，Ｃ４を介して放電灯ＦＬの一対のフィラメントが予熱される。
【００２３】
フィラメントが十分に予熱されて熱電子放出可能な状態となると、点灯回路制御部２はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を徐々に低下させ、インダクタＬ１とコンデンサＣ１よりなるＬＣ直列共振回路の無負荷時の共振周波数に近づける。これにより、インダクタＬ１とコンデンサＣ１の共振作用が強まり、共振用コンデンサＣ１の両端には共振作用により高電圧が発生する。この高電圧の印加により放電灯ＦＬは始動する。
【００２４】
放電灯ＦＬが始動すると、放電灯ＦＬのインピーダンスが負荷回路に加わることによりインダクタＬ１とコンデンサＣ１よりなるＬＣ直列共振回路の無負荷時の共振周波数よりも点灯時の共振周波数は低下する。点灯回路制御部２は、この点灯時の共振周波数よりも少し高い周波数でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることにより、いわゆる遅相モードで放電灯ＦＬを安定に点灯させる。
【００２５】
放電灯ＦＬが点灯状態であるときに、点灯／消灯信号発生部５から消灯信号が入力されると、点灯回路制御部２は点灯時の共振周波数よりも十分に高い周波数でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることにより、共振作用を弱めてランプ電流を少なくし、一定期間は放電灯ＦＬを調光点灯させる。
【００２６】
図２は本実施形態の動作説明図である。（ａ）は点灯／消灯信号発生部５から出力される点灯／消灯信号、（ｂ）は液晶パネル３の駆動状態、（ｃ）は放電灯ＦＬに供給されるランプ出力を意味する。点灯／消灯信号がＯＮ状態のときは、液晶パネル３の駆動状態はＯＮ状態であり、ランプ出力は全点灯状態となるように制御されている。
【００２７】
次に、ｔ１の時点で点灯／消灯信号がＯＦＦ状態に変化すると、液晶パネル３の駆動状態はＯＦＦ状態となり、外観上は画面が消えたように見える。しかしながら、放電灯ＦＬは消灯しておらず、ｔ１以降もランプ出力が低減された調光状態で点灯維持している。
【００２８】
次に、ｔ２の時点で点灯／消灯信号が再びＯＮ状態に変化すると、液晶パネル３の駆動状態はＯＮ状態となる。また、放電灯ＦＬは速やかに通常の点灯状態に移行する。
【００２９】
本実施形態によれば、放電灯ＦＬが調光状態から通常の点灯状態に移行するときに、予熱・始動のプロセスを必要としないので、画面が再表示されるまでの遅れ時間が短縮されるという利点がある。また、始動用の高電圧の印加頻度が低減されるので、点灯回路１ならびに放電灯ＦＬに加わるストレスが低減されて製品の寿命を延長できると共に、始動時のパルス発生を防止できるので、ノイズも低減できる。また、放電灯ＦＬを調光状態としたうえで待機するので、通常の点灯状態で待機する場合に比べると、省電力化が可能となると共に放電灯ＦＬの寿命も延長できる効果がある。
【００３０】
なお、本実施形態では、共振回路を有するインバータの発振周波数の制御により調光する周波数可変方式を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、インバータの直流電源となる昇圧チョッパ回路の出力電圧を可変とすることで調光する電圧可変方式でも良いし、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間を可変とする（もしくはオン期間をアンバランスとする）デューティ可変方式でも良いし、その他の任意の調光方式を用いても構わない。一般に、液晶表示用バックライト装置では、動画の表示品質を改善するために、画素の更新周期に同期させて全点灯状態と消灯状態を交互に切り換えるバースト調光方式が用いられることが多く、その方式で調光しても構わない。あるいは、全点灯状態と調光点灯状態とを交互に切り換える擬似的なバースト調光方式を用いても良く、この方式の方がランプの点滅を繰り返さないため、一般的なバースト調光より有利と言える。なお、上記各種調光方式の組み合わせであっても良いことは言うまでもない。
【００３１】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２の動作説明図である。回路構成は実施形態１と同じで良い。本実施形態では、ｔ１の時点で点灯／消灯信号がＯＦＦ状態となってから一定期間が経過すると、ｔ３の時点で点灯回路制御部２はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動を停止し、点灯回路１をＯＦＦ状態とするものであり、ランプ出力はゼロとなり、放電灯ＦＬは消灯する。
【００３２】
ｔ１〜ｔ３の期間は数十秒〜半日程度の範囲で適切に設定する。また、点灯／消灯信号の変化を観測することで、ユーザーによる製品（液晶テレビ・液晶モニタ）の使用状況を判定し、放電灯ＦＬの寿命延長効果ならびに節電効果が最大化されるように、ｔ１〜ｔ３の期間を最適化する。さらに、時刻情報やカレンダ情報を参照しながら、ｔ１〜ｔ３の期間を時間帯や曜日に応じて適切な長さに制御しても良い。
【００３３】
（実施形態３）
図４は本発明の実施形態３の動作説明図である。回路構成は実施形態１と同じで良い。本実施形態では、ｔ１の時点で点灯／消灯信号がＯＦＦ状態となると、点灯回路制御部２はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数を徐々に上昇させて行く。これにより共振回路の共振作用は徐々に弱まり、通常の点灯状態から調光状態へと徐々に移行して行く。このため、消灯信号が入力されてから次の点灯信号が入力されるまでの時間が比較的短い場合に、素早く光出力が立ち上がる利点がある。時間の経過と共に光出力を低減させて行く出力減衰速度についても、実施形態２と同様に、ユーザーによる製品（液晶テレビ・液晶モニタ）の使用状況や時間帯や曜日に応じて適切に設定可能とすることが好ましい。
【００３４】
（実施形態４）
図５は本発明の実施形態４の回路図である。本実施形態は、上述の実施形態１〜３において、別電源６を付加したものである。この別電源６は放電灯ＦＬが消灯状態で待機している期間の予熱電流を供給するものであり、直流電源Ｖに接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、直流カット用コンデンサＣ５を介してスイッチング素子Ｑ４の両端に１次巻線を接続された予熱トランスＴ１と、予熱トランスＴ１の２次巻線を放電灯ＦＬの各フィラメントに接続する予熱用コンデンサＣ６，Ｃ７を有している。
【００３５】
図６は本実施形態の動作説明図である。ｔ３の時点までの動作は図３と同じである。ｔ３の時点で点灯回路制御部２が点灯回路１の動作を停止させると、予熱用コンデンサＣ３，Ｃ４を介する放電灯ＦＬのフィラメント予熱電流は停止する。これに代わって、別電源６による予熱動作を開始する。すなわち、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が交互にオン・オフ動作することにより、直流電源Ｖの直流電圧を高周波で断続し、直流カット用コンデンサＣ５を介して予熱トランスＴ１の１次巻線に高周波の交流電圧を供給することにより、予熱トランスＴ１の２次巻線には予熱用の高周波電圧が誘起される。これを予熱用コンデンサＣ６，Ｃ７を介して放電灯ＦＬのフィラメントに供給することにより、消灯中の放電灯ＦＬのフィラメントに予熱電流を通電しておく。予熱電流の大きさを適切に設定することにより、次回に点灯信号が入力されたときに、予熱状態から始動電圧の印加を経て点灯状態に至る時間を短縮することができる。
【００３６】
（実施形態５）
図７は本発明の実施形態５の回路図である。本実施形態は、上述の実施形態４において、別電源の直流電源Ｖとして点灯回路１の直流電源Ｅを兼用したものである。動作については実施形態４と同様であり、さらに、部品点数の削減によりコストダウンが可能となる効果がある。
【００３７】
また、図７の構成において、インダクタＬ１の２次巻線と予熱用コンデンサＣ３，Ｃ４よりなる予熱回路を省略し、はじめから別電源６により予熱電流を供給する構成としても構わない。この場合、消灯状態（ｔ３〜）のみならず、調光点灯状態（ｔ１〜ｔ３）、点灯状態（〜ｔ１）における予熱電流をそれぞれ適切な大きさに制御できると共に、部品点数の更なる削減により一層のコストダウンが可能となる効果がある。
【００３８】
（実施形態６）
実施形態１〜５の液晶表示用バックライト装置の放電灯ＦＬは、図８に例示するように、液晶パネル３の背後に設置されて、液晶パネル３を背後から照明する用途に利用される。複数本の放電灯ＦＬは、例えば内面が鏡面加工された筐体７の内部に配置され、各放電灯の表面に液晶パネル３を配置するものである。さらに、液晶パネル８の背面にプリズムシートのような光拡散板を配置することにより画面各部の輝度分布を均一化することができる。図８の例では、４本の放電灯を略等間隔に並べて配置しているが、放電灯の本数は限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態１の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図３】本発明の実施形態２の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図５】本発明の実施形態４の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の実施形態４の動作説明図である。
【図７】本発明の実施形態５の構成を示す回路図である。
【図８】本発明の実施形態６の液晶表示用バックライト装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    点灯回路
２    点灯回路制御部
３    液晶パネル
４    液晶パネル制御部
５    点灯／消灯信号発生部
ＦＬ  低圧放電灯（蛍光灯）
【図１】
2008083531.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】
2008083531.tif 000008
【図７】
2008083531.tif 000009
【図８】
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