(57)【要約】【課題】放電灯の始動性を損わずに、点灯中の放電灯からのリーク電流量を低減する。【解決手段】放電灯を始動させるときには、高い周波数の駆動用交流電圧を印加してリーク電流の増加と始動電圧レベルの低下を図り、放電灯の始動が終わって放電灯の点灯を維持させているときには、始動時より低い周波数の駆動用交流電圧を印加して、リーク電流量を抑える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯に対して、点灯のための交流電圧を印加する電圧印加手段と、
上記放電灯の点灯を開始させるときには、上記交流電圧について所定の第１の周波数を設定し、上記放電灯の点灯が開始された後の点灯のときには、上記交流電圧について上記第１の周波数よりも低い所定の第２の周波数を設定する周波数設定手段と、
を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
上記第１の周波数は、上記放電灯の放電を開始させることのできる上記交流電圧のレベルが一定以下となる上記交流電圧の周波数に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
上記第１の周波数は、上記交流電圧を印加することに応じて上記放電灯から生じるとされるリーク電流量が所定以上となる上記交流電圧の周波数に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
上記第２の周波数は、上記交流電圧を印加することに応じて上記放電灯から生じるとされるリーク電流量が所定以下となる上記交流電圧の周波数に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
上記電圧印加手段は、
上記第１の周波数に対応した上記放電灯の放電を開始させることのできる上記交流電圧のレベルに基づいて、上記第１の周波数が設定されるときと上記第２の周波数が設定されるときとで上記放電灯に印加すべき上記交流電圧のレベルである印加レベルを設定し、
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
上記電圧印加手段は、
上記第１の周波数に対応した上記放電灯の放電を開始させることのできる上記交流電圧のレベルに基づいて、上記第１の周波数が設定されているときに上記放電灯に印加すべき上記交流電圧のレベルである第１の印加レベルを設定し、
上記第１の印加レベルよりも低いとされる所定のレベルを、上記第１の周波数が設定されているときに上記放電灯に印加すべき上記交流電圧のレベルである第２の印加レベルとして設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
放電灯の点灯を開始させるときには、放電灯を点灯させるための交流電圧を、所定の第１の周波数を設定して放電灯に対して印加し、
上記放電灯の点灯が開始された後の点灯のときには、上記第１の周波数よりも低い所定の第２の周波数を設定した上記交流電圧を放電灯に対して印加する、
ことを特徴とする放電灯の点灯方法。
【請求項８】
光源を形成する放電灯に対して、点灯のための交流電圧を印加する電圧印加手段と、
上記放電灯の点灯を開始させるときには、上記交流電圧について所定の第１の周波数を設定し、上記放電灯の点灯が開始された後の点灯のときには、上記交流電圧について上記第１の周波数よりも低い所定の第２の周波数を設定する周波数設定手段と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
光源装置と、この光源装置から発せられる光を利用して画像表示を行うようにされた画像表示パネルとを備え、
上記光源装置は、
光源を形成する放電灯と、
上記放電灯に対して、点灯のための交流電圧を印加する電圧印加手段と、
上記放電灯の点灯を開始させるときには、上記交流電圧について所定の第１の周波数を設定し、上記放電灯の点灯が開始された後の点灯のときには、上記交流電圧について上記第１の周波数よりも低い所定の第２の周波数を設定する周波数設定手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置と、その方法に関わる。また、このような放電灯点灯装置を備える光源装置及び表示装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
表示装置として液晶パネルを採用した液晶表示装置が広く普及している。周知のようにして、液晶パネルは自発光ではない。このため、液晶パネルでは、いわゆるバックライトといわれる光源装置から発せられる光を透過させながら、この透過光についてビデオ信号に基づいた変調を行うことで画像表示を実現する。
そして、このような液晶表示装置の光源としては冷陰極蛍光灯などの放電灯が広く採用されている状況にある。このような放電灯は、点灯のための加熱が不要であり、長寿命であるなどの利点を有する。
また、このような放電灯の点灯は、一般には、交流の印加により行うようにされている。放電灯に交流を印加するためには、インバータが用いられる。インバータは、直流電源を交流電源に変換する。この交流電源としての電圧を放電灯に対して印加することで点灯駆動を行う。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３５０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにして交流駆動により放電灯を点灯させているときには、放電灯からリーク電流の漏れが生じることが分かっている。放電灯が点灯中の状態であるときのリーク電流の発生によっては、その分、放電灯内に流れるべき電流が減少することになる。これにより、例えば、放電灯が点灯しているときの輝度の低下や無効電力の増加などを招く場合がある。つまり、放電灯が点灯しているときのリーク電流としては、できるだけ低減されるようにすることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで本発明は上記した課題を考慮して放電灯点灯装置として次のように構成する。
つまり、放電灯に対して、点灯のための交流電圧を印加する電圧印加手段と、放電灯の点灯を開始させるときには、交流電圧について所定の第１の周波数を設定し、放電灯の点灯が開始された後の点灯のときには、交流電圧について第１の周波数よりも低い所定の第２の周波数を設定する周波数設定手段とを備えて構成することとした。
【０００６】
また、光源装置としては、光源を形成する放電灯に対して、点灯のための交流電圧を印加する電圧印加手段と、放電灯の点灯を開始させるときには、交流電圧について所定の第１の周波数を設定し、放電灯の点灯が開始された後の点灯のときには、交流電圧について第１の周波数よりも低い所定の第２の周波数を設定する周波数設定手段とを備えて構成することとした。
【０００７】
また、表示装置として次のように構成することとした。
本発明の表示装置は、光源装置と、この光源装置から発せられる光を利用して画像表示を行うようにされた画像表示パネルとを備えて成る。そして、上記光源装置については、光源を形成する放電灯と、この放電灯に対して、点灯のための交流電圧を印加する電圧印加手段と、放電灯の点灯を開始させるときには、交流電圧について所定の第１の周波数を設定し、放電灯の点灯が開始された後の点灯のときには、交流電圧について第１の周波数よりも低い所定の第２の周波数を設定する周波数設定手段とを備えることとした。
【０００８】
放電灯の特性として、点灯駆動のための交流電圧の周波数が高くなる傾向では、リーク電流が増加するが、放電灯の点灯を開始させるために必要な電圧（点灯開始電圧）は低くなる傾向となる。これに対して、点灯駆動のための交流電圧の周波数が低くなる傾向では、リーク電流が低減するが、放電灯の点灯を開始させるために必要な電圧（点灯開始電圧）は高くなる傾向となる。放電灯の点灯開始のための交流電圧の周波数が低ければ、回路の負担なども軽くなって効率的なのであるが、リーク電流は増加する。つまり、点灯駆動のための交流電圧の周波数については、放電灯の始動とリーク電流の抑制に関してトレードオフの関係になる。
そこで、本願発明としての上記各構成では、放電灯の点灯を開始（始動）させるときには、第１の周波数による点灯駆動用の交流電圧を印加し、次いで、放電灯が点灯を開始して以降においては、第１の周波数よりも低い第２の周波数による交流電圧を印加して、放電灯の点灯を継続させるようにされている。つまり、相対的には、高い周波数の交流電圧により放電灯の点灯を開始させ、点灯が始まって以降は、低い周波数の交流電圧により放電灯を点灯させるようにして、交流電圧の周波数を変化させている。これにより、放電灯の点灯開始時に対応する短時間においては、低い点灯開始電圧により無理なく放電灯の点灯が行えるようにしたうえで、点灯を継続させているときには、リーク電流が抑制されることになる。
【発明の効果】
【０００９】
このようにして、本願発明では、放電灯の始動性を犠牲にすることなく、点灯中のリーク電流が有効に抑制される。これにより、例えば放電灯の発光輝度の向上や、無効電力の低減などによる電力変換効率の向上が図られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願発明を実施するための最良の形態（実施の形態）について説明するのに先立ち、図４及び図５を参照して本願発明に至った背景について説明する。
図４には、冷陰極放電灯とされる放電灯１が示されている。放電灯１は、例えばガラスなどの光透過性と絶縁性を有する材料を内部が中空の柱状形状に形成した密閉容器２を備える。この密閉容器２は、ほぼ真空の閉空間とされて、発光のためのガスとして例えば水銀が封入されている。また、密閉容器２の内面側には蛍光材料が塗布されている。
また、この柱状の密閉容器２内部の空間において、長手方向に沿った両端部には、それぞれ電極３ａ、３ｂが設けられる、これら電極３ａ、３ｂは、それぞれ導電材により密閉容器２の外部に引き出されており、例えば後述するインバータ回路などによる点灯駆動回路と接続されるようになっている。
また、この図では、放電灯１とともに近接導体５が示されている。この近接導体５は、例えば放電灯１が配置される周囲の筐体、フレームなどとされ、導電性を有し、放電灯１に対して物理的に近接していると見なせる距離間隔を有して存在する。このような近接導体５はグランドに接続される。
【００１１】
放電灯１を点灯させるためには、上記インバータ回路などにより比較的高レベル（例えば１０００Ｖ前後）の交流電圧を印加する。実際には、放電灯１の電極３ａ、３ｂに対して、交流電源（駆動用交流電圧）の各極の出力端子を接続する。
このようにして駆動用交流電圧が印加されることで、密閉容器２内部にて、電極３ａ，３ｂの間に変位電流が流れ、これにより、電子と水銀が衝突するプラズマ状態を生じ、放電灯１としての発光が行われる。
【００１２】
また、放電灯１の点灯を開始させるために駆動用交流電圧の印加を開始して以降においては、次のような状態遷移が生じている。
駆動用交流電圧の印加が開始されるのに応じて、電極３ａ，３ｂからは電子の放出が開始されて密閉容器２内部にて電流を生じるが、この電流の一部はリーク電流として密閉容器２の外部に漏洩し、近接した位置においてグランド電位にある近接導体５に流れようとする。
このようなリーク電流は、図４に模式的に示しているように、一方の電極（３ａ、３ｂ）側から他方の電極（３ｂ、３ａ）側に対して時間経過を伴って進行していく。そして、リーク電流が他方の電極側に到達すると、密閉容器２にて電極３ａ、３ｂとの間に電流が流れることとなって、発光（点灯）を開始することになる。このような駆動用交流電圧の印加開始から、実際に放電灯１が点灯するまでの状態遷移は、放電灯１を点灯させるためにはリーク電流が必要であることを示している。
【００１３】
また、図５に、放電開始電圧のレベル及びリーク電流量と、駆動用交流電圧の周波数の関係を示す。ここでの放電開始電圧レベルとは、放電灯１の点灯を開始させるのに必要最低限とされる駆動用交流電圧のレベルをいう。駆動用交流電圧のレベルが一定以下になると、放電灯１の点灯に必要な密閉容器２内の状態に至ることができなくなって、点灯を開始することができなくなる。
この図に示されるようにして、先ず、放電開始電圧レベルについては、駆動用交流電圧の周波数が高くなるのに応じて低くなる特性である。駆動用交流電圧の周波数が高くなると、例えば密閉容器２の内部における電極３ａ，３ｂ間の仕事関数が低下するのと等価の作用が得られ、電子が放出されやすくなるからである。
一方、リーク電流については、駆動用交流電圧の周波数が高くなるほどインピーダンスの低下作用が生じて増加する。
【００１４】
図４に示すような放電灯１は、加熱を必要とせず、また、長寿命であることなどを理由に、例えば液晶表示装置のバックライト（光源）として広く採用されている状況にある。しかしながら、放電灯１を液晶表示装置の光源として使用するような場合においては、下記のような問題を抱えている。
【００１５】
放電灯１は、図４に示すようにして長手方向の両端に対して電極が配置されるような構造となっており、電極間には物理的な空間距離が存在する。そして、放電灯１の放電開始電圧レベル（放電開始のために必要最小限とされる駆動用交流電圧レベル）は、この電極間の空間距離に応じて変化するものであり、空間距離が長くなるの応じてレベルが高くなっていく。このことは、放電灯１を適正に点灯駆動するためには、放電灯１の長手方向の長さ（つまり電極間の空間距離）に応じて決まる放電開始電圧レベルを考慮して、実際の駆動用交流電圧レベルを設定しなければならないことを意味している。そして、放電灯１の長手方向が長くなるのに応じては、駆動用交流電圧レベルについても高いレベルを設定していかなければならない。このことが、特に近年の液晶表示装置の表示パネルの大型化に伴って、顕著な問題として浮上してきている。
【００１６】
図４に示すような放電灯１を液晶表示装置のバックライトとして使用する場合には、放電灯１の長手方向を、液晶パネルの水平方向に沿って配置するのが一般的である。このことから、液晶表示装置の液晶パネルのサイズが拡大することによっては、放電灯１の長手方向も長尺化していくことになる。
放電灯１の長手方向が長くなることで、電極３ａ，３ｂの物理的距離も離れていくことになり、放電開始電圧レベルも、これに応じて高くなる。このために、現実のこととして、これまでに点灯駆動回路（インバータ回路など）に設定していた駆動用交流電圧のレベルでは、放電灯１を点灯開始させることが難しくなってくる。そこで、大型の液晶表示装置のバックライト用の点灯駆動回路としては、これまでよりも高い電圧レベルによる駆動用交流電圧を放電灯１に対して印加する必要が生じてくる。
【００１７】
しかしながら、駆動用交流電圧のレベルを高くすれば、その分、点灯駆動回路における負担が重くなるので、対策として、点灯駆動回路の変更が必要になってくる。例えば点灯駆動回路における各種部品についてより高耐圧なものを選定したり、また、インバータトランスなどの部品を大型化させたりするなどして回路負担を軽減する必要が生じる。このために、点灯駆動回路の大型化やコストアップなどを招くこととなる。
【００１８】
そこで、駆動用交流電圧の周波数を高く設定すれば、放電灯１の長尺化に応じた放電開始電圧のレベルの上昇は抑制できることになる。図５に示すように、放電開始電圧のレベルは、駆動用交流電圧の周波数を高くするほど低下していく特性となるからである。また、駆動用交流電圧の周波数が高くなれば、前述のようにして放電開始時に必要なリーク電流量も増加するので、より放電を開始しやすい状態となる。つまり、駆動用交流電圧の周波数を高くすることより、放電灯１の長尺化にも対応して良好な放電開始動作を得ることが可能になる。
【００１９】
ただし、放電灯１からのリーク電流は、放電灯１を点灯開始させるときには必要なのであるが、点灯の開始後において点灯状態を維持させるという点では特に必要がない。また、リーク電流は、密閉容器２内において電極間を流れるべき電流が外部に漏洩したものであるから、リーク電流が発生した分、密閉容器２内の電流量が低減することになる。このために、放電灯１が点灯中の状態のリーク電流は、放電灯の点灯輝度の低下や、無効電力の増加による電力消費の増加を招く要因となるために、できるだけ少ないことが良いということになる。
しかしながら、従来にあって、点灯駆動回路から発生させる駆動用交流電圧の周波数は固定である。このために、上記のようにして、駆動用交流電圧の周波数がこれまでよりも高い状態では、放電灯１が点灯を開始して以降の点灯状態を維持しているときのリーク電流も増加せざるを得ない。
このようにして、現状においては、放電灯１を点灯駆動するのにあたり、点灯開始の性能の向上と、点灯中におけるリーク電流を低減して輝度の向上や消費電力の削減等を図ることとの両立が難しいという状況にある。
このようなことを背景として、本実施の形態では、上記した点灯開始の性能向上と点灯中におけるリーク電流の低減とが両立できる、放電灯の点灯駆動のための構成を提案する。
【００２０】
ここで、再度、図５を参照して、駆動用交流電圧の周波数についてｆH、ｆLをそれぞれ設定したとする場合について考察してみる。周波数ｆH、ｆLは、それぞれ、或る所定値を有するもので、相対的にはｆH＞ｆLの関係を有する。従って、この場合の周波数ｆHは、駆動用交流電圧として高い周波数であるとみることができ、周波数ｆLは、駆動用交流電圧として高い周波数であるとみることができる。
周波数ｆHのようにして駆動用交流電圧の周波数が高いとされる条件では、リーク電流量は多くなり、また、放電開始電圧レベルは低くなるので、前述もしたように、放電灯１の点灯の開始に適している。代わりに、リーク電流量が多くなることから、放電灯１の点灯を維持させるのには不利となる。
一方、周波数ｆLのようにして駆動用交流電圧の周波数が低いとされる条件では、放電開始電圧が高くなるので点灯開始には不利であるが、リーク電流量は低減するために点灯を維持させるときには有利となる。ちなみに、放電開始電圧は、あくまでも放電灯１の点灯を開始させるために必要な駆動電圧レベルの最低値であって、点灯を開始した後は、放電開始電圧より低い駆動用交流電圧レベルでも点灯を維持させることが可能である。
このことから、放電灯の点灯駆動については、点灯開始に対応しては、駆動用交流電圧の周波数を高く設定すれば、点灯を開始しやすい条件が得られることとなって有利であり、逆に、点灯を維持させるときには、駆動用交流電圧の周波数を低くしたほうが、リーク電流量が低減されることとなって有利である、ということがいえる。
そこで、本実施の形態により放電灯を点灯駆動するのにあたっては、放電灯の点灯を開始（始動）させるときには相応に高いとされる駆動用交流電圧の周波数を設定し、放電灯が点灯を開始して以降において点灯を継続、維持させるときには、相応に低いとされる駆動用交流電圧の周波数との間で、変更設定を行うようにされる。これにより、点灯開始時においては、リーク電流が増加すると共に、放電開始電圧が低くなるので、放電灯１の点灯を開始させるのに好適な条件がととのい、良好な始動性能が得られる。また、放電灯の点灯を維持するときには、充分にリーク電流が抑制されることになるので、放電灯１における有効な電流量が維持できる。つまり、本実施の形態によっては、良好な始動性を損なわずに、放電灯の輝度の向上や消費電力の低減などを図ることができる。
【００２１】
図１は、本実施の形態としての放電灯の点灯駆動回路の構成例であり、上記しているように、放電灯の点灯開始時と、点灯開始時以降において点灯を維持するときとで、駆動用交流電圧の周波数を変更設定できるように構成されている。
この図に示す点灯駆動回路１において発振駆動回路１０は、トランジスタＱ1、Ｑ2を他励式によりオン／オフ駆動するためのもので、その内部構成として、例えば第１発振回路１０ａ、第２発振回路１０ｂ、スイッチ部１０ｃ、及び駆動回路１０ｄを備える。
第１発振回路１０ａは、所定の周波数ｆ１による発振信号を生成する。第２発振回路１０ｂは、周波数ｆ１よりも低い所定の周波数ｆ２による発振信号を生成する。これら第１発振回路１０ａ、第２発振回路１０ｂにて生成された発振信号は、スイッチ部１０ｃによりいずれか一方が選択されて、駆動回路１０ｄに対して入力される。スイッチ部１０ｃは信号の切り換えは、後述する検出回路１２から出力される検出信号に応じて行われる。
【００２２】
駆動回路１０ｄは、入力された発振信号を利用して、入力された発振信号の周波数に応じたスイッチング周期により、トランジスタＱ1、Ｑ2が交互となるタイミングでオン／オフするための駆動信号（ゲート駆動電圧）を生成して、トランジスタＱ1、Ｑ2のゲートに印加する。
【００２３】
トランジスタＱ1、Ｑ2は、この場合にはＭＯＳ?ＦＥＴが選定されており、トランジスタＱ1のドレインは、インバータトランス１１の一次巻線の一方の端部と接続される、トランジスタＱ1のソースは、アース電位にてトランジスタＱ2のドレインと接続される。トランジスタＱ2のソースは、インバータトランス１１の一次巻線の他方の端部と接続される。また、インバータトランス１１の一次巻線にはセンタータップが設けられて、このセンタータップは、所定レベルの直流電源Ｖccと接続される。この場合の直流電源Ｖccは、コンデンサＣ1の両端電圧として示されている。
また、インバータトランス１１の一次巻線に対しては、コンデンサＣ2が並列に接続されている。これにより、例えば一次巻線とコンデンサＣ2とにより並列共振回路を形成する。
【００２４】
インバータトランス１１の二次巻線の一方の端部は、放電灯１の電極３ａと接続され、二次巻線の一方の端部の他方の端部は、検出回路１２を介するようにして、放電灯１の電極３ｂと接続される。なお、この図では省略しているが、実際には、図４に示したのと同様に、放電灯１の近傍には近接導体５が配されている。
【００２５】
検出回路１２は、例えば検出抵抗などを備えて成り、インバータトランス１１の二次巻線と放電灯１から成る回路に流れる電流を検出する。そして、例えば、放電灯１が点灯状態にあって上記回路を流れる電流が一定以上となったか否かに応じた検出信号を出力する。発振駆動回路１０のスイッチ部１０ｃは、電流が一定以上ではない（放電灯１が点灯していない）ことを示す検出信号に応じては、第１発振回路１０ａの発振信号を選択して駆動回路１０ｃに出力し、電流が一定以上である（放電灯１が点灯している）ことを示す検出信号に応じては、第１発振回路１０ｂの発振信号を選択して駆動回路１０ｃに出力するように切り換え動作を行う。
【００２６】
このようにして構成される点灯駆動回路の動作は次のようになる。
先ず、点灯駆動回路の基本的な動作として、発振駆動回路１０からは周波数ｆ１，ｆ２のいずれかに対応した駆動信号をトランジスタＱ1、Ｑ2に印加する。これによりトランジスタＱ1、Ｑ2は、周波数ｆ１又はｆ２に応じたスイッチング周期により交互にオン／オフする動作を行う。なお、周波数ｆ１，ｆ２は、数十ｋＨｚオーダーの範囲にあるものとされる。このトランジスタＱ1、Ｑ2のオン／オフ動作に応じてインバータトランス１１の一次巻線には正／逆方向に電流が流れ、これにより、インバータトランス１１の二次巻線に、スイッチング周期に応じた交流電圧を誘起させる。そして、この交流電圧は、駆動用交流電圧として放電灯１に印加されることとなり、放電灯１が点灯するようにして駆動される。このようにして、図１に示す点灯駆動回路は、直流電源Ｖccを入力して、例えば数十ｋＨｚの交流電源に変換し、この交流電源により放電灯１を点灯駆動させるインバータとしての構成を採る。
【００２７】
そのうえで、本実施の形態では、これまでの説明から分かるように、発振駆動回路１０において、２つの発振回路１０ａ、１０ｂを備えることで、トランジスタＱ1、Ｑ2のオン／オフの周波数を、周波数ｆ１、ｆ２に対応させて切り換えることが可能とされている。トランジスタＱ1、Ｑ2のオン／オフの周波数は、上記点灯駆動回路の動作によると、放電灯１に印加される駆動用交流電圧の周波数に対応することから、本実施の形態では、駆動用交流電圧の周波数について、周波数ｆ１、ｆ２との間での変更設定が可能になっている、ということになる。
そして、先に説明した検出回路１２の検出信号に応じたスイッチ部１０ｃの切り換え動作によると、駆動用交流電圧の周波数は、放電灯１が点灯していないとされる状態では、周波数ｆ１が設定され、放電灯１が点灯しているとされる状態では周波数ｆ２が設定されるようにして切り換えが行われることになる。つまり、本実施の形態では、放電灯１を、非点灯の状態から点灯させるための点灯開始のときには、周波数ｆ１による高い周波数の駆動用交流電圧を放電灯１に印加し、放電灯１が点灯を開始した後の点灯を維持するときには、周波数ｆ２による低い周波数の駆動用交流電圧を放電灯１に印加するようにされている。このようにして本実施の形態では、放電灯１の点灯／非点灯の状態に応じて、駆動用交流電圧の周波数を変更設定する構成を実現している。なお、以降の説明にあたっては、周波数ｆ１を、点灯開始用周波数ともいい、周波数ｆ２を点灯維持用周波数ともいうことにする。
なお、放電灯１の点灯／非点灯の状態に応じて、駆動用交流電圧の周波数を変更設定する構成としては、検出回路により放電灯１の電流の導通の有無を検出する他に、例えば、放電灯1に対して駆動用交流電圧の印加を開始してから放電灯１が点灯するとされるまでの時間を見込んで、時定数回路などにより時間設定を行って周波数の切り換えを行うようにすることも考えられる。しかしながら、実際のこととして、放電灯１の始動には温度特性の有ることが知られている。つまり、非点灯の状態から点灯を開始して電流が導通するまでの時間は、温度に依存して変化する。このことから、単に時定数を設定して駆動用交流電圧の周波数を変更する構成は、実際の放電灯の点灯状況と、周波数の切り換えのタイミングとが適合せずに不安定な動作となる可能性がある。このために、本実施の形態としては、検出回路１２により、放電灯１の電流の導通の有無を検出して周波数の変更を行うこととしているものである。
【００２８】
続いては、本実施の形態における駆動用交流電圧の周波数ｆ１，ｆ２の設定条件について、図２を参照して説明する。また、これとともに、放電灯１に印加する駆動用交流電圧のレベル設定についても言及しておくこととする。図２には、駆動用交流電圧の周波数に対応させて、リーク電流量と、駆動用交流電圧及び放電開始電圧の各レベルが示される。図においては駆動用交流電圧の周波数を横軸に示し、リーク電流量、駆動用交流電圧、及び放電開始電圧を縦軸に示す。なお、ここに示される駆動用交流電圧は、実際に点灯駆動回路において設定されるべき駆動用交流電圧のレベルを示し、放電開始電圧は、図５の場合と同様にして、放電灯１の放電が開始されるために必要な最低限の駆動用交流電圧のレベルを示す。
先ず、点灯開始用周波数ｆ１については、少なくとも、点灯を開始させるのに必要最低限とされる以上の所定のリーク電流量が得られるようにして設定すべきものとなる。図２の場合であれば、座標ａに対応する縦軸の値を、点灯開始時において必要であるとして設定したリーク電流量としており、従って点灯開始用周波数ｆ１は、この座標ａに対応する横軸の値を取るようにされる。
また、この点灯開始用周波数ｆ１に対応する放電開始電圧は、座標ｂに対応したレベルとなるのであるが、上記もしているように、放電開始電圧は放電灯の放電を開始させるのに最低限必要なレベルを示すものであるから、実際の駆動用交流電圧レベルとして、この放電開始電圧のレベルをそのまま設定すると、マージンがなくなってしまって、何らかの要因で実際に印加される駆動用交流電圧レベルが規定よりも低くなったときには、放電の開始を期待できなくなる。そこで、本実施の形態としては、駆動用交流電圧レベルについて、座標ｂに対応するレベルに対して一定レベル増加させた座標ｅに対応するレベルを設定して、マージンを確保するようにしている。
ただし、本実施の形態としては、このようにして、駆動用交流電圧について一定のマージン分を増加させたレベルを設定したとしても、従来よりも高いレベルが設定されることにはならない。点灯開始用周波数ｆ１は、あくまでも点灯開始のためだけに一時的に高い周波数レベルを設定するものなので、従来よりも高い周波数とすることができる。そうすれば、周波数が高くなるのに応じて放電開始電圧は低くなるので、このときの放電開始電圧から一定マージン分を増加させたとしても、従来と同等、若しくはこれより低いレベルの駆動用交流電圧レベルを設定することができる。
【００２９】
また、点灯維持用周波数ｆ２については、次のように設定できる。
先に説明したように、リーク電流は、点灯開始時には一定量以上が必要になるが、点灯が開始し終わって以降において点灯を維持させる状態では不要であり、できるだけ低減されることが好ましい。そこで、点灯維持用周波数ｆ２については、例えば放電灯１の発光輝度の低下や消費電力などについて目標とする改善効果が得られるまでに低減させたリーク電流量に対応した周波数を設定することとする。図２では、座標ｃにより示すリーク電流量を上記目標とする改善効果が得られるレベルとして決定し、この座標ｃが示す周波数を点灯維持用周波数ｆ２として設定している。
【００３０】
また、点灯維持用周波数ｆ２に対応させた駆動用交流電圧レベルについては、ここでは２つの設定の仕方を考えることができる。
１つは、点灯開始用周波数ｆ１に対応して設定した座標ｅが示すレベルと同じレベルを設定するものである。図２では、座標ｆが示すレベルを設定することになる。この場合には、駆動用交流電圧レベルを、駆動用交流電圧の周波数（発振信号）について周波数ｆ１、ｆ２とで変更したのに応じて変更する必要がない。このために、点灯駆動回路の構成としても、駆動用交流電圧レベルについては、常に一定レベルを出力する構成とすればよいので、それだけ簡易なものとなって、設計負担の軽減やコストアップの抑制などが図られることになる。
もう１つは、放電灯１の点灯維持に支障が無いとされる範囲で、点灯開始用周波数ｆ１に対応して設定した座標ｅが示すレベルよりも低いレベルを設定するものである。先に説明したように、点灯を維持させるのにあたって放電開始電圧は特に関係はなく、この放電開始電圧よりも低いレベルを設定することができる。図２の場合であれば、放電灯１の点灯維持に支障が無く、座標ｅが示すよりも低いレベルとして、座標ｇに対応するレベルを設定している。
このようにして、点灯維持時において点灯開始時よりも低い駆動用交流電圧レベルを設定することによっては、通常に放電灯を点灯させているときには、駆動用交流電圧は、定常的に相応に低いレベルが維持される。これにより、例えば、消費電力量の低減を図ることができる。また、放電灯１や所定回路に定常的に印加される電圧レベルも低くなることから、回路部品などの耐圧負担が軽減され、例えば長寿命化などにも寄与できることになる。なお、点灯開始時と点灯維持時とで駆動用交流電圧レベルを変更設定するための構成としては、例えば、インバータ回路の入力となる直流電源Ｖccのレベルを可変する構成を挙げることができる。また、図１の場合には、トランジスタＱ1、Ｑ2に印加する駆動電圧のパルス幅を変更するようにしても、駆動用交流電圧レベルを可変できる。
【００３１】
図３は、これまでに説明した実施の形態としての放電灯の点灯駆動装置を基とする光源装置を適用可能な表示装置の例として、液晶表示装置１００の構成を簡略に示したものである。
この図に示す液晶表示装置１００は、先ず、表示画面部に対応して、液晶表示パネル１０２と、この液晶表示パネル１０２の背面に対して設けられるバックライト部１０３を備える。液晶表示パネル１０２は、周知のようにして液晶層をガラスなどに封入していると共に、例えば半導体基板などにより所定解像度に応じた画素スイッチがマトリクス状に配置されて形成される。
バックライト部１０３は、この場合には、光源として所定の放電灯１を所定の配置パターンにより配置して構成される。例えば液晶表示パネル１０２のサイズに応じた数本の放電灯１を用意し、これら放電灯１の長手方向を、液晶表示パネル１０２の画面水平方向に沿わせるようにして、所定間隔により行方向に配列させるようにして配置する。そして、これらの放電灯１が点灯して得られる白色光を、例えば拡散させたうえで、液晶表示パネル１０２の背面側から前面側に向けて照射するようにされている。
上記バックライト部１０３において備えられるとされる放電灯１は、バックライト駆動部１０４により点灯駆動されることで発光する。また、この場合のバックライト駆動部１０４は、電源部１０５から供給される直流電圧Ｖccにより動作するようになっている。
【００３２】
液晶表示パネル１０２における画素スイッチは、表示制御部１０１によって駆動される。表示制御部１０１は表示用のビデオ信号を入力し、この入力されたビデオ信号に応じて、液晶表示パネル２０２に対して、水平／垂直の走査駆動を行って画素スイッチのオン／オフを制御する。これにより、画素スイッチに対応する液晶層の偏向方向を変化させるように駆動が行われることで、液晶表示パネル１０２の背面から前面側に透過しようとする光の変調が行われることになる。この結果、液晶表示パネル２０２の画面上で画像が表示される。
【００３３】
この図３において、実施の形態として示した点灯駆動装置を適用した光源装置は、バックライト部１０３において備えられる光源としての必要本数の放電灯１と、これらの放電灯１を点灯駆動するための、図１の構成を有する点灯駆動回路の構成を組み合わせて成るものとみることができる。この場合のバックライト駆動部１０４に備えられる図１の構成の点灯駆動回路は、バックライト部１０３として実際に用意される放電灯１ごとに対応して設けられる構成とされてもよいし、あるいは、１つの点灯駆動回路に対して、例えば複数の放電灯１を並列となる関係により接続することで、１つの点灯駆動回路により複数の放電灯１を点灯駆動可能に構成してもよい。
【００３４】
なお、本発明としてはこれまでに実施の形態として説明した構成に限定されない。例えば、図１の構成では、点灯開始時と点灯維持時とに対応して、周波数ｆ１，ｆ２との間で駆動用交流電圧の周波数を段階的に可変する構成を示しているが、実際においては、周波数ｆ１，ｆ２との間での周波数の遷移が連続的に行われるような回路構成とされてもよいものである。
また、図３には、表示装置として液晶表示装置を例にあげているが、これ以外でも、光源を必要とするような表示デバイスを採用した表示装置であれば、本願発明を適用できる。また、本願発明の構成に基づいて表示装置を構成した場合には、特に表示パネルサイズが大型化したときに顕著な効果が得られるものであるが、特に表示パネルサイズに関わらず、輝度の向上や消費電力の低減効果などは得られるものである。
また、放電灯は、液晶表示装置の光源以外にも、例えば照明などの光源としても使用することが可能であり、本願発明は、このような照明としての光源を駆動する回路、装置として適用することもできる。
また、放電灯として、実施の形態では、冷陰極管を挙げているが、例えば、駆動用電圧の周波数と、リーク電流量及び放電開始電圧の関係について、冷陰極管と同傾向の性質を有するような他の種類の放電灯であれば本願発明の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態としての放電灯の点灯駆動装置の構成例を示す図である。
【図２】実施の形態の点灯開始用周波数ｆ１と点灯維持用周波数ｆ２の設定条件を説明するための図である。
【図３】実施の形態の点灯駆動回路により点灯駆動される放電灯を光源として適用可能な液晶表示装置の構成例を示す図である。
【図４】放電灯の基本構造を示す図である。
【図５】放電灯についての駆動用交流電圧の周波数と、リーク電流量及び放電開始電圧の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  放電灯、２  密閉容器、３ａ，３ｂ  電極、５  近接導体、１０  発振駆動回路、１０ａ  第１発振回路、１０ｂ  第２発振回路、１０ｃ  スイッチ、１０ｄ  駆動回路、１１  インバータトランス、１２  検出回路、Ｑ1、Ｑ2  トランジスタ、１００  液晶表示装置、１０１  表示制御装置、１０２  液晶表示パネル、１０３  バックライト部、１０４  バックライト駆動部、１０５  電源部
【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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