(57)【要約】【課題】長尺の放電灯を使用しても、高圧側と低圧側とで放電灯の輝度傾斜を発生させることなく、広い調光範囲を実現する調光回路を備えた放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】本発明に係る放電灯点灯装置１は、調光回路を備えており、この調光回路は、直流電圧からなる第１の調光制御信号Ａと、パルス幅変調信号からなる第２の調光制御信号Ｂとを重畳する振幅調整回路７と、振幅調整回路７の出力を積分する積分回路８と、積分回路８の出力と所定の周波数を有する三角波Ｈとを比較して、調光信号Ｇを生成する比較回路１３とを含んでおり、調光信号Ｇに基づいてバースト調光を実施する。【選択図】図１
2007234522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に応じて画面輝度を動的に調整する制御手段と、ユーザの操作で画面輝度を調整する制御手段とを有する調光回路を備えた放電灯点灯装置において、
前記調光回路は、直流電圧からなる第１の調光制御信号と、パルス幅変調信号からなる第２の調光制御信号と、前記第１の調光制御信号を前記第２の調光制御信号に重畳する振幅調整回路と、該振幅調整回路の出力を積分する積分回路と、該積分回路の出力と所定の周波数を有する三角波とを比較して調光信号を生成する比較回路とを含んでおり、前記調光信号に基づいてバースト調光を実施することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記調光回路は、Ｄ／Ａ変換回路をさらに含み、
前記第１の調光制御信号は、外部から入力されるデジタル信号を前記Ｄ／Ａ変換回路により変換して生成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３】
前記第１の調光制御信号は、外部から入力されるアナログ信号であ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】
前記第２の調光制御信号は、ユーザの操作に基づいて外部から入力されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の照明用放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に係り、特に、入力信号に応じて画面輝度を動的に調整する制御手段と、ユーザの操作で画面輝度を調整する制御手段とを有する調光回路を備えた放電灯点灯装置において、長尺の放電灯を用いても輝度傾斜を生じさせることなく、広い調光範囲を実現できる調光回路を備えた放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶モニタ、液晶テレビジョン装置等の表示装置として利用されている液晶ディスプレイには、バックライト装置のような照明装置が用いられている。このような照明装置の光源としては、冷陰極管のような放電灯が広く使用されており、放電灯の点灯装置は、通常、放電灯を点灯させるために必要な高圧の交流電圧を得るために、昇圧用のトランスを有するインバータ回路を備えている。
【０００３】
多くの液晶ディスプレイは、その周囲環境の変化等に応じて画面輝度を調整できるように構成されており、この画面輝度の調整は基本的にはユーザの操作で調整されるだけではなく、随時変化する入力信号に応じて画面輝度を動的に調整する制御が行われ、予め決められた画面輝度を得るための設定電圧値（もしくは電流値）を複数種類持ち、例えばマイコンなどからの指令信号に応じて適宜設定値を切り替えているものもある。上述のユーザの操作で画面輝度を調整する制御手段としては、インバータ回路の発振動作を強制的にオン／オフさせてオン期間とオフ期間の比率を変化させることで調光を行うバースト調光方式があり、また動的に調整する制御にはインバータ回路の入力直流電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ等で変化させてインバータトランスの二次側に接続される放電灯の電流を変化させる電流調光方式がある。バースト調光方式は、インバータ回路の発振動作を断続的にオン／オフさせて、そのオン／オフ動作のオンデューティ（１周期に対するオン期間の割合）を変更することにより、放電灯に流れる平均電流値を制御する方式である。また、電流調光方式は、インバータ回路へ供給する直流電圧値を変化させることにより放電灯に流れるランプ電流の電流波高値を制御して、放電灯の輝度を調節する方式である。
【０００４】
ここで、電流調光方式には、次のような問題がある。すなわち、電流調光方式において、輝度を低下させるためにランプ電流を小さくすると、図４に示すように、放電灯の高圧側と低圧側とで輝度の傾斜が発生し易くなる。また、ランプ電流を放電灯の保障ランプ電流値以下に下げてしまうと、放電灯の放電が不安定になり、チラツキが発生したり、低温時に安定した放電が維持できずに立ち消えが生じ易くなるといった問題もある。このため、電流調光方式によって実施可能な調光範囲は、一般に、１００％〜７０％程度である。
【０００５】
上述したような、随時変化する入力信号に応じて画面輝度を動的に調整する制御手段として電流調光を行い、ユーザの操作で画面輝度を調整する制御手段としてバースト調光を行う、これら「電流調光方式」と「バースト調光方式」とを併用した放電灯点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６は、そのような放電灯点灯装置の一例を示す回路構成図であり、図７はその動作を説明するための波形図である。図６に示す放電灯点灯装置は、放電灯（ＣＦＬ）１と、このＣＦＬ１に駆動電流を供給するＤＣ／ＡＣインバータ２と、輝度調整手段を備えた入力部３と、主制御部４とを備えており、主制御部４は、入力部３の出力に応答してインバータ２にパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力するＰｏｒｔ端子と、入力部３の出力に応答してインバータ２に最大管電流の参照電流値を出力するＤ／Ａ端子とを備えている。
【０００６】
図６に示す放電灯点灯装置の調光動作は、次のようなものである。図７に示すように、ユーザにより入力部３からＣＦＬ１の輝度を最大から徐々に低減するような操作がなされると、主制御部４はＤ／Ａ端子から出力する参照電流値を所定電流値に達するまで徐々に低減させる。一方、このときＰｏｒｔ端子の出力はオンデューティが１００％のＰＷＭ信号である（図７の期間ＴＫ１）。その後、ユーザ操作により輝度低下がさらに要求されると、主制御部４は、Ｄ／Ａ端子から出力する参照電流値を所定電流値に保持した状態で、Ｐｏｒｔ端子から出力されるＰＷＭ信号のオンデューティを段階的に減少させる（図７の期間ＴＫ２）。
【０００７】
このように、図６に示す放電灯点灯装置は、Ｄ／Ａ端子から出力する参照電流値が所定電流値に達するまでは電流調光を行い、Ｄ／Ａ端子から出力する参照電流値が所定電流値に達した後にさらに輝度を低下させる場合には、参照電流値を所定電流値に保持した状態で、バースト調光を行うものであり、これによって、輝度傾斜を発生させることなく（図５参照）、広い調光範囲を実現することが図られている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３５７９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、テレビジョン装置に代表されるように、近年の液晶ディスプレイの大型化に伴い、バックライト装置に使用される冷陰極管等の放電灯の長さも長尺化しており、このような長尺の放電灯では、そのランプ電流値が保障ランプ電流値の範囲内であっても、放電灯の高圧側と低圧側とで輝度傾斜が発生し易いという問題がある。したがって、図６に示すような放電灯点灯装置において、参照電流値までランプ電流を低減させる電流調光を実施すると、そのＣＦＬ１に、図４に示すような輝度傾斜が発生する可能性が依然として存在する。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、入力信号に応じて画面輝度を動的に調整する制御手段と、ユーザの操作で画面輝度を調整する制御手段とを有する調光回路を備えた放電灯点灯装置において、長尺の放電灯を使用しても、高圧側と低圧側とで放電灯の輝度傾斜を発生させることなく、広い調光範囲を実現する調光回路を備えた放電灯点灯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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、入力信号に応じて画面輝度を動的に調整する制御手段と、ユーザの操作で画面輝度を調整する制御手段とを有する調光回路を備えた放電灯点灯装置において、調光回路を備えた放電灯点灯装置において、前記調光回路は、直流電圧からなる第１の調光制御信号と、パルス幅変調信号からなる第２の調光制御信号と、前記第１の調光制御信号を前記第２の調光制御信号に重畳する振幅調整回路と、該振幅調整回路の出力を積分する積分回路と、該積分回路の出力と所定の周波数を有する三角波とを比較して調光信号を生成する比較回路とを含んでおり、前記調光信号に基づいてバースト調光を実施することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る放電灯点灯装置は、直流電圧からなる第１の調光制御信号と、パルス幅変調信号からなる第２の調光制御信号と、前記第１の調光制御信号を前記第２の調光制御信号に重畳する振幅調整回路と、該振幅調整回路の出力を積分する積分回路と、該積分回路の出力と所定の周波数を有する三角波とを比較して調光信号を生成する比較回路とを含んでおり、直流電圧からなる第１の調光制御信号に基づく電流調光を実施することなく、パルス幅変調信号からなる第２の調光制御信号に、直流電圧からなる第１の調光制御信号を反映させて新たな調光信号を生成し、その調光信号に基づいて放電灯のバースト調光を実施するものである。これによって、放電灯のランプ電流のピーク電流値を、常に１００％調光時のピーク電流値に維持した状態で、調光動作を実施することができ、長尺の放電灯を用いたとしても、その高圧側と低圧側とで輝度傾斜を発生することなく、広い調光範囲を実現することが可能となると共に、放電灯の低温時の始動性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の一態様において、前記調光回路は、Ｄ／Ａ変換回路をさらに含み、前記第１の制御信号は、外部から入力されるデジタル信号を前記Ｄ／Ａ変換回路により変換して生成するものである。
【００１４】
また、本発明の一態様において、前記第１の調光制御信号は、外部から入力されるアナログ信号であってもよい。
【００１５】
好ましくは、前記第２の調光制御信号は、ユーザの操作に基づいて外部から入力されるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以上のように構成したため、入力信号に応じて画面輝度を動的に調整する制御手段と、ユーザの操作で画面輝度を調整する制御手段とを有する調光回路を備えた放電灯点灯装置において、長尺の放電灯を使用しても、高圧側と低圧側とで放電灯の輝度傾斜を発生させることなく、広い調光範囲を実現する調光回路を備えた放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態における放電灯点灯装置１の要部を示す回路構成図である。放電灯点灯装置１は、インバータ回路２と、昇圧トランス５とを含み、インバータ回路２は、昇圧トランス５の一次側を駆動するスイッチング回路４と、スイッチング回路４を制御駆動するための制御回路３とを含んでいる。また、昇圧トランス５の二次側には、冷陰極管等からなる放電灯９が接続されており、放電灯９の一端側はランプ電流検出回路１０を介して接地されている。本実施形態における放電灯点灯装置１は、放電灯９を点灯制御することにより、図示しない液晶ディスプレイのバックライト装置として用いられるものである。
【００１８】
次に、放電灯点灯装置１における調光回路の構成について説明する。この調光回路は、調光用発振器１２と比較回路１３を備えた制御回路３と、振幅調整回路７と、積分回路８とをその主要な構成要素として含むものであり、調光用発振器１２の出力は、比較回路１３の反転入力端子に接続されている。また、比較回路１３の非反転入力端子は、抵抗分圧回路１５、バッファ回路１４、及び積分回路８を介して振幅調整回路７に接続されている。振幅調整回路７は、二つの入力端子を備えており、一方の入力端子は、波形整形回路６を介して外部信号入力端子ｅに接続され、他方の入力端子は、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換回路１１を介して外部信号入力端子ａ〜ｄに接続されている。
【００１９】
ここで、外部信号入力端子ａ〜ｄを介して外部から入力される信号は、例えば、液晶ディスプレイの画面輝度を動的に調整するために、液晶ディスプレイのコントローラ（図示は省略し、以下、コントローラという）から出力される４ビットのディジタル信号であり、この４ビットディジタル信号は、Ｄ／Ａ変換回路１１によって、４ビットの２進値に対応した電圧を有する直流電圧Ａ（本実施形態における第１の調光制御信号）に変換されて、振幅調整回路７に出力される。また、外部信号入力端子ｅには、ユーザーの操作で画面輝度を調整するために、ユーザの操作に基づく調光要求に対応してオンデューティが調節されたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号Ｂ（本実施形態における第２の調光制御信号）が入力される。
【００２０】
放電灯点灯装置１において、制御回路３は、Ｄ／Ａ変換回路１１、振幅調整回路７、積分回路８等の回路要素と共に、外部信号入力端子ａ〜ｄからの入力信号に応じて画面輝度を動的に調整する制御手段、並びに、外部信号入力端子ｅからの入力信号に応じて、ユーザの操作で画面輝度を調整する制御手段として機能するものであり、以下、その調光動作について説明する。
【００２１】
本実施形態において、外部入力端子ａ〜ｄを介してＤ／Ａ変換回路１１に入力される４ビットディジタル信号は、例えば、３．０Ｖ〜２．２５Ｖの直流電圧Ａに変換されるものとする。このとき、３．０Ｖの直流電圧Ａは、１００％の調光（４ビット信号がすべて“Ｈ”レベル）、２．２５Ｖの直流電圧Ａは、７５％の調光（４ビット信号がすべて“Ｌ”レベル）に対応する。
【００２２】
図２は、ユーザの操作に基づく調光の要求がない場合に、コントローラから、調光１００％〜７５％に対応する４ビット信号が、外部信号入力端子ａ〜ｄに入力されたときの調光動作を模式的に示す波形チャートである。
【００２３】
図２（ａ）は、外部入力端子ｅに入力されるＰＷＭ信号Ｂを示す図であり、ここでは、ユーザ操作に基づく輝度低下の要求がないため、オンデューティ１００％の直流信号となっている。このＰＷＭ信号Ｂは、外部の回路設定によってその振幅値の電圧が異なる場合があるため、本実施形態では、波形成形回路６において基準電圧と比較することによって、ＰＷＭ信号Ｂの振幅値を特定の電圧（例えば、５Ｖ）に成形し、ＰＷＭ信号Ｃ（ただし、この場合には図２（ｂ）に示すような直流信号Ｃ）として、振幅調整回路７に出力するものである。
【００２４】
また、外部入力端子ａ〜ｄには、調光範囲１００％〜７５％に対応して輝度を漸減させるための４ビット信号が入力されており、図２（ｂ）に示すように、Ｄ／Ａ変換回路１１からは、各時点における４ビット信号に対応して電圧が段階的に低下する直流電圧Ａが、振幅調整回路７に出力される。
【００２５】
振幅調整回路７は、波形成形回路６から出力されたＰＷＭ信号Ｃに、Ｄ／Ａ変換回路１１から出力された直流電圧Ａを重畳し、直流電圧Ａに応じて振幅値が調整された信号Ｄを積分回路８に出力する。
【００２６】
次いで、直流電圧Ａが重畳された信号Ｄは、積分回路８によって積分され、その出力信号Ｅが、バッファ回路１４を介して抵抗分圧回路１５にて分圧されて（図２（ｄ）に示す信号Ｆ）、制御回路３に備えられた比較回路１３の非反転入力端子（＋）に入力される。
【００２７】
比較回路１３の反転入力端子（−）には、調光用発振器１２から出力される三角波信号Ｈが入力されており、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、比較回路１３からは、三角波信号Ｈの電圧が、信号Ｆの電圧よりも大きくなる期間をＬｏｗレベルとするパルス幅変調信号Ｇが出力される。
【００２８】
放電灯点灯装置１は、このパルス幅変調信号Ｇを放電灯９の調光信号として用いるものであり、この調光信号（パルス幅変調信号Ｇ）がＬｏｗレベルの期間を、スイッチング回路４のスイッチング動作のオフ期間として、スイッチング回路４を間欠的に動作させるバースト調光を実施する。すなわち、信号Ｆの低下に応じて、スイッチング回路４のオンデューティが減少し、放電灯９の輝度が低下する（逆に、信号Ｆの上昇に応じてオンデューティは増大し、放電灯９の輝度は増大する）。図２（ｆ）は、放電灯９に流れるランプ電流を表した図であり、図示されるように、放電灯９は、ランプ電流のピーク電流値（振幅）Ｉoを一定（すなわち、１００％調光時と同じ値）に維持したまま、信号Ｆの低下に応じて輝度を低下させるように、バースト調光されている。
【００２９】
なお、三角波信号Ｈの周波数は、例えば、制御回路３に外付けされた抵抗Ｒ１の値とコンデンサＣ１の値を変えることによって、所望の周波数に調節することができる。
【００３０】
次に、図３を参照して、ユーザの操作に基づく調光の要求がある場合に、コントローラから、調光１００％〜７５％に対応する４ビット信号が、外部信号入力端子ａ〜ｄに入力されたときの調光動作を説明する。図３は、このような場合における放電灯点灯装置１の調光動作を模式的に示す波形チャートである。
【００３１】
図３（ａ）は、外部入力端子ｅに入力されるＰＷＭ信号Ｂを示す図であり、ここでは、ユーザ操作に基づく輝度低下の要求に基づいて、１００％〜２０％の輝度低下に対応してオンデューティが減少するＰＷＭ信号Ｂが入力されている。このＰＷＭ信号Ｂは、外部の回路設定によってその振幅値の電圧が異なる場合があるため、本実施形態では、波形成形回路６において基準電圧と比較することによって、ＰＷＭ信号Ｂの振幅値を特定の電圧（例えば、５Ｖ）に成形し、ＰＷＭ信号Ｃ（図３（ｂ）参照）として、振幅調整回路７に出力するものである。
【００３２】
また、外部入力端子ａ〜ｄには、調光範囲１００％〜７５％に対応して輝度を漸減させるための４ビット信号が入力されており、図３（ｂ）に示すように、Ｄ／Ａ変換回路１１からは、各時点における４ビット信号に対応して電圧が段階的に低下する直流電圧Ａが、振幅調整回路７に出力される。
【００３３】
振幅調整回路７は、波形成形回路６から出力されたＰＷＭ信号Ｃに、Ｄ／Ａ変換回路１１から出力された直流電圧Ａを重畳し、直流電圧Ａに応じて振幅値が調整されたＰＷＭ信号Ｄを積分回路８に出力する。
【００３４】
次いで、ＰＷＭ信号Ｄは、積分回路８によって積分され、その出力信号Ｅが、バッファ回路１４を介して抵抗分圧回路１５にて分圧され（図３（ｄ）に示す信号Ｆ）て、制御回路３に備えられた比較回路１３の非反転入力端子（＋）に入力される。
【００３５】
ここで、ＰＷＭ信号Ｄには、直流電圧Ａの減少がＰＷＭ信号Ｄの各パルス毎の振幅値の低下として組み込まれ、ＰＷＭ信号Ｃのオンデューティの減少は、ＰＷＭ信号Ｄのオンデューティの減少としてそのまま組み込まれているため、ＰＷＭ信号Ｄを積分し、分圧した出力信号Ｆは、画面輝度の動的な調整のためにコントローラから外部入力端子ａ〜ｄに入力される４ビットディジタル信号と、ユーザ操作で画面輝度を調整するために外部入力端子ｅに入力されるＰＷＭ信号Ｂの、両方の変動が反映された信号となっている。
【００３６】
比較回路１３の反転入力端子（−）には、調光用発振器１２から出力される三角波信号Ｈが入力されており、図３（ｄ）及び（ｅ）に示すように、比較回路１３からは、三角波信号Ｈの電圧が、信号Ｆの電圧よりも大きくなる期間をＬｏｗレベルとするパルス幅変調信号Ｇが出力される。
【００３７】
放電灯点灯装置１は、このパルス幅変調信号Ｇを放電灯９の調光信号として用いるものであり、この調光信号（パルス幅変調信号Ｇ）がＬｏｗレベルの期間を、スイッチング回路４のスイッチング動作のオフ期間として、スイッチング回路４を間欠的に動作させるバースト調光を実施する。すなわち、信号Ｆの低下に応じて、スイッチング回路４のオンデューティが減少し、放電灯９の輝度が低下する（逆に、信号Ｆの上昇に応じてオンデューティは増大し、放電灯９の輝度は増大する）。図３（ｆ）は、放電灯９に流れるランプ電流を表した図であり、図示されるように、放電灯９は、ランプ電流のピーク電流値（振幅）Ｉoを一定（すなわち、１００％調光時と同じ値）に維持したまま、信号Ｆの低下に応じて輝度を低下させるように、バースト調光される。
【００３８】
図３に示す調光動作では、上述したように、画面輝度の動的な調整のために外部入力端子ａ〜ｄに入力される４ビットディジタル信号と、ユーザ操作で画面輝度を調整するために外部入力端子ｅに入力されるＰＷＭ信号Ｂの、両方の変動に基づいて、これらを掛け合わせたバースト調光が行われるものである。
【００３９】
ここで、三角波信号Ｈは、調光１００％に対応する直流電圧Ａの値と、調光２０％に対応する直流電圧Ａの値との間を繰り返すように調整されている。また、この三角波信号Ｈの周波数は、例えば、制御回路３に外付けされた抵抗Ｒ１の値とコンデンサＣ１の値を変えることによって所望の周波数に調節することができる。
【００４０】
以上、本発明を好ましい実施形態を用いて説明したが、本発明に係る放電灯点灯装置は、本実施形態における放電灯点灯装置１に限定されるものではない。例えば、図２、図３では、直流電圧Ａを、外部入力端子ａ〜ｄを介して入力されるディジタル信号を、Ｄ／Ａ変換回路１１を用いて変換して生成するものとしたが、コントローラから、輝度制御のためのアナログ信号として直流電圧が出力される場合には、その直流電圧を、直接、振幅調整回路７に入力するものであってもよい。また、放電灯９は直管形状に限定されるものではなく、Ｕ字管等の屈曲管、あるいは、２本の直管の低圧側同士を接続してなるものであってもよい。また、スイッチング回路４は、スイッチング素子を４個用いたフルブリッジ回路であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、ハーフブリッジ回路またはプッシュプル回路であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態における放電灯点灯装置を示す回路構成図である。
【図２】ユーザの操作に基づく調光の要求がない場合に、図１に示す放電灯点灯装置の調光動作を模式的に示す波形チャートである。
【図３】ユーザの操作に基づく調光の要求がある場合に、図１に示す放電灯点灯装置の調光動作を模式的に示す波形チャートである。
【図４】電流調光方式における放電灯の輝度傾斜を示した図である。
【図５】放電灯の輝度傾斜のない状態を示した図である。
【図６】調光回路を備えた従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路構成図である。
【図７】図６に示す放電灯点灯装置の動作を模式的に示す波形チャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１：放電灯点灯装置、２：インバータ回路、３：制御回路、４：スイッチング回路、７：振幅調整回路、８：積分回路、９：放電灯、１３：比較回路、Ａ：直流電圧（第１の調光制御信号）、Ｂ：パルス幅変調信号（第２の調光制御信号）、Ｇ：パルス幅変調信号（調光信号）
【図１】
2007234522.tif 000003
【図２】
2007234522.tif 000004
【図３】
2007234522.tif 000005
【図４】
2007234522.tif 000006
【図５】
2007234522.tif 000007
【図６】
2007234522.tif 000008
【図７】
2007234522.tif 000009