JP4988831B2

JP4988831B2 - 放電管駆動装置

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Publication number: JP4988831B2
Application number: JP2009511770A
Authority: JP
Inventors: 弘行宮崎
Original assignee: Sumida Corp
Current assignee: Sumida Corp
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2028-04-10
Also published as: US8129919B2; CN101663921B; EP2146552A1; JPWO2008133024A1; KR20090125279A; WO2008133024A1; KR101083384B1; US20100026196A1; EP2146552A4; CN101663921A

Description

本発明は、複数本の放電管を発光させる放電管駆動装置に関する。

良く知られているように、液晶表示パネルの背面には、バックライトとして複数本の放電管が内蔵されている。最近の傾向として、液晶表示パネルの画面サイズが大きくなる傾向にあるが、たとえば家庭用の液晶ＴＶでは、従来２０インチどまりであったものが、３２インチ乃至４５インチの大きさの液晶表示パネルを用いた液晶ＴＶが主流になっている。このように液晶表示パネルのサイズが大きくなると、液晶ＴＶ一台当りで使用される放電管の本数が大幅に増えてしまう。

第５図は、疑似Ｕ字管構成の複数本の放電管を駆動する従来の技術における放電管駆動装置を示す。第５図に示す放電管駆動装置は、基本的に、制御回路１０、スイッチング回路２０及び駆動トランスＴ１０乃至Ｔ４０で構成されている。

各駆動トランスＴ１０、Ｔ２０、Ｔ３０、Ｔ４０の一次巻線には、スイッチング回路２０からの駆動パルスが並列に印加される。各駆動トランスＴ１０、Ｔ２０、Ｔ３０、Ｔ４０の二次巻線には、夫々２本の放電管が、直列に接続され、所謂疑似Ｕ字管構成となるように接続されている。放電管は、駆動トランスの二次巻線に発生する高周波駆動信号で点灯されることとなる。

特開２００５−００５０５９号公報および特開２００５−０３２９４０号公報には、従来の技術による放電管点灯装置が記載されている。

しかしながら、従来技術として第５図に示す放電管駆動装置においては、疑似Ｕ字管構成とする場合には、放電管と放電管を結ぶ低圧配線が短い。そのため、第５図の８本の放電管ＦＬ１０乃至ＦＬ８０を駆動するために、４個の駆動トランスＴ１０乃至Ｔ４０が基板レイアウト上必要であった。その理由として、第６図の回路図の点線のマルで示すように、基板の＋側の高圧配線と−側の高圧配線が交差してしまうため、特に放電管を駆動するために高圧を必要とする放電管駆動装置では、そのような基板設計が出来なかった。そのために先に説明したように、液晶表示パネルのサイズが大型化することで、必要とする放電管が増加し、たとえば疑似Ｕ字管を構成する８本以上の放電管の場合、４個以上の駆動トランスが必要となっていた。

このように従来技術における、第５図、第６図に示す放電管駆動装置の方式では、使用する放電管の本数の増加にしたがって駆動トランスも増加する。さらにそれにより、駆動トランスの占有面積も増加するので、放電管駆動装置のコスト高、大型化が問題となっていた。

したがって本発明の目的は、疑似Ｕ字管構成の複数本の放電管を、少ない駆動トランスで発光させることが可能な放電管駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、スイッチングパルスを発生する制御回路と、
前記スイッチングパルスで制御され、駆動パルスを発生するスイッチング回路と、
一次巻線に前記駆動パルスが印加され、二次巻線に高周波駆動信号を発生する駆動トランスと、
複数本の放電管を水平面に対して平行に配置した第１の放電管グループと、
前記第１の放電管グループの放電管と同数の放電管を前記水平面に対して平行に配置した第２の放電管グループとを備え、
前記駆動トランスの前記二次巻線の一方の端子である＋側高圧端子に、リアクタンス素子を介して前記第１の放電管グループの前記複数本の放電管のそれぞれの一方の端子を接続し、
前記駆動トランスの前記二次巻線の他方の端子である−側高圧端子に、前記第１の放電管グループへの前記＋側高圧端子からの配線と交差しないように、リアクタンス素子を介して前記第２の放電管グループの放電管のそれぞれの一方の端子を接続し、
前記第１の放電管グループの前記複数本の放電管のそれぞれの他方の端子は、前記第１及び第２の放電管グループでの並び順が対応する同士で、リアクタンス素子を介して前記第２の放電管グループの放電管のそれぞれの他方の端子と接続され、前記第１及び第２の放電管グループの複数本の放電管のそれぞれの他方の端子同士を接続する配線は互いに交差することを特徴とする放電管駆動装置である。

本発明は、このような構成を有するため、少ない駆動トランスで、より多くの複数本の放電管を駆動する放電管駆動装置を提供することが可能となる。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の実施形態１に係る放電管駆動装置の回路構成図である。本発明の実施形態における液晶表示パネルと放電管グループとの配置関係を示す図である。本発明の実施形態２に係る放電管駆動装置の回路構成図である。本発明の実施形態２に係る放電管駆動装置の回路構成図の変形例を示す図である。従来技術における放電管駆動装置の回路構成図である。従来技術における放電管駆動装置の回路構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１に係る放電管駆動装置の１例を第１図に示す。図に示すように、この放電管駆動装置は、制御回路３、スイッチング回路４、駆動トランスＴ１及び、複数本の放電管を含む第１及び第２の放電管グループＧ１及びＧ２より構成される。

すなわち入力端子１、２間には、駆動電源である直流電圧が印加される。印加された直流電圧は、駆動電源として制御回路３及びスイッチング回路４に印加される。尚、一方の入力端子２は接地されている。

制御回路３は、内部に発振回路、ＰＷＭ回路等を含み、スイッチング回路４にスイッチングパルスを印加する。スイッチング回路４は、例えばスイッチング素子として複数個のＦＥＴトランジスタを含み、印加されたスイッチングパルスでスイッチング素子を駆動することで、駆動パルスを発生する。

発生された駆動パルスは、駆動トランスＴ１の一次巻線Ｔ１−１に印加され、駆動トランスの二次巻線Ｔ１−２には、高周波駆動信号が発生される。高周波駆動信号の周波数は、３０ＫＨｚ〜６５ＫＨｚ程度が使われるが、回路方式や負荷条件によって最適値が決定される。

また、通常、負荷に接続される放電管に流れる電流を検出し、その電流が一定となるように帰還信号を生成し、制御回路３の発振回路やＰＷＭ回路を制御するループが形成されるが、ここでは省略する。尚、制御回路３及びスイッチング回路４については、既知の回路を使用するものであって、その構成はとくに限定されるものではない。

また、第１図の放電管駆動装置は、第１及び第２の放電管グループＧ１及びＧ２を備える。第１の放電管グループＧ１は複数本の、この例では４本の放電管ＦＬ１乃至ＦＬ４を備える。また、第２の放電管グループＧ２も同様に、複数本の、この例では４本の放電管ＦＬ５乃至ＦＬ８を備える。

尚、第１及び第２の放電管グループＧ１及びＧ２が備える放電管の本数は、駆動トランスＴ１の駆動能力に応じて決定されるものであって、４本とは異なる複数本であって構わない。ただし、両者の本数は一致する、すなわち同じ本数であることが好ましい。

第１の放電管グループＧ１の４本の放電管ＦＬ１乃至ＦＬ４のそれぞれの一方の端子は、それぞれバラストコンデンサＣ１乃至Ｃ４を介して駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２の一方の端子に接続される。また、第２の放電管グループＧ２の４本の放電管ＦＬ５乃至ＦＬ８のそれぞれの一方の端子は、それぞれバラストコンデンサＣ５乃至Ｃ８を介して駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２の他方の端子に接続される。

さらに、放電管ＦＬ１の他方の端子は放電管ＦＬ５の他方の端子に接続される。同様に、放電管ＦＬ２の他方の端子は放電管ＦＬ６の他方の端子に接続され、放電管ＦＬ３の他方の端子は放電管ＦＬ７の他方の端子に接続され、放電管ＦＬ４の他方の端子は放電管ＦＬ８の他方の端子に接続される。

すなわち、図示するように、疑似Ｕ字管構成とされた放電管ＦＬ１と放電管ＦＬ５は直列に接続され、直列接続された両端は、バラストコンデンサＣ１、Ｃ５を介して駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２に接続されることになる。

また、疑似Ｕ字管構成とされた放電管ＦＬ２と放電管ＦＬ６は直列に接続され、直列接続された両端は、バラストコンデンサＣ２、Ｃ６を介して駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２に接続されることになる。

また、疑似Ｕ字管構成とされた放電管ＦＬ３と放電管ＦＬ７は直列に接続され、直列接続された両端は、バラストコンデンサＣ３、Ｃ７を介して駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２に接続されることになる。

さらに疑似Ｕ字管構成とされた放電管ＦＬ４と放電管ＦＬ８は直列に接続され、直列接続された両端は、バラストコンデンサＣ４、Ｃ８を介して駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２に接続されることになる。

一般にバラストコンデンサの静電容量値としては５ｐＦ〜２２ｐＦ（特殊な場合〜１００ｐＦ程度）が使用され、回路方式や負荷条件によって最適値が決定されるものである。放電管は負性抵抗特性を示し、１つの高圧の二次巻線に対し放電管を複数本並列に接続してもインピーダンスが最も低い１本の放電管にだけ電流が流れてしまい、全ての放電管を点灯させることができない。これに対応するため、各放電管に直列にリアクタンス素子であるバラストコンデンサを挿入して、並列接続を可能としたものである。

以上説明した本発明の実施形態１に係る放電管駆動装置によれば、疑似Ｕ字管構成とされた８本の放電管を１つの駆動トランスで駆動することが可能となる。

ここで、第２図のように水平面に対して平行に複数の放電管を配置した液晶表示パネルＬＣＤにおいて、上側と下側を＋ＶＨ側と−ＶＬ側で分けるようにした。そして放電管グループＧ１とＧ２とし、放電管グループＧ１の一つと放電管グループＧ２の一つとを擬似Ｕ字管として構成する。従来の擬似Ｕ字管を構成する低圧配線の長さに比べて長くなるが、基板レイアウト上で、＋側の高圧配線と−側の高圧配線が交差することがなくなり、逆に放電管と放電管とを結ぶ低圧配線で交差する。したがって、絶縁性の問題が解消できる。よって、複数本の放電管を一つのトランスで駆動することが可能となる。

上述の、＋ＶＨ、＋側の高圧配線、＋側高圧端子とは、ある所定時間の時に＋側の高電圧であることを示し、−ＶＨ、−側の高圧配線、−側高圧端子とは、ある所定時間の時に−側の高電圧になるという意味である。実施形態１では、トランスの二次巻線の一方の出力端子と他方の出力端子で、出力が異なり、ある時間で一方が＋側の高圧電圧、他方が−側の高圧電圧が出力され理想として、それぞれの波形の間に１８０°の位相差をもって駆動していることを示す。

上述した、液晶表示パネルＬＣＤに対する放電管の配置について、より詳細に説明する。液晶表示パネルＬＣＤにおいて、パネル面を２分割して２つの領域を形成し、第１の領域に放電管グループＧ１を配置し、第２の領域に放電管グループＧ２を配置するように構成する。

パネル面を分割する方法は、様々に考えられる。一例として、液晶表示パネルＬＣＤの長辺に対して平行に分割する方法が考えられる。上述の第２図を用いて説明した例は、パネル面を、長辺を設置面に対して平行にして液晶表示パネルＬＣＤを立てて設置した場合における上側と下側とに２分割した場合の例である。

例えば上側を第１の領域として放電管グループＧ１を配置し、下側を第２の領域として放電管グループＧ２を配置する。放電管グループＧ１およびＧ２がそれぞれｎ本の放電管で構成されるとして、放電管グループＧ１を構成するｎ本の放電管のそれぞれの一端に、駆動トランスＴ１の二次巻線の一端を接続する。駆動トランスＴ１の二次巻線の他端は、放電管グループＧ２を構成するｎ本の放電管のそれぞれの一端に接続する。放電管グループＧ１を構成するｎ本の放電管の他端と、放電管グループＧ２を構成するｎ本の放電管の他端は、各放電管の第１および第２の領域内での並び順が対応する同士で互いに接続される。

第２図の例では、第１の領域に３本の放電管が放電管ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３の順に配置される。第２の領域には、第１の領域における放電管ＦＬ１の位置に対応した位置に放電管ＦＬ４が配置され、以下、第１の領域における放電管ＦＬ２に対応した位置に放電管ＦＬ５が配置され、第１の領域における放電管ＦＬ３に対応する位置に放電管ＦＬ６が配置される。そして、第１および第２の領域においてそれぞれ対応する位置に配置される放電管の他端が互いに接続される。具体的には、第２図に例示されるように、放電管ＦＬ１およびＦＬ４、放電管ＦＬ２およびＦＬ５、ならびに、放電管ＦＬ３およびＦＬ６の組み合わせで、他端が互いに接続される。

なお、一般的に、液晶表示パネルＬＣＤに対して複数の放電管を平行に配置した場合、液晶表示パネルＬＣＤの中央部分に配置された放電管の方が、周辺部分に配置された放電管よりも温度が高くなり、それが発光特性にも影響する。第２図に例示されるように、例えば放電管ＦＬ１と放電管ＦＬ４、放電管ＦＬ３と放電管ＦＬ６といったように、液晶表示パネルＬＣＤの周辺部に配置された放電管と、中央部に配置された放電管とで疑似Ｕ字管を構成することで、液晶表示パネルＬＣＤの周辺部と中央部での放電管の温度差による発光特性の違いを抑制することができる。これは例えば、放電管ＦＬ１と放電管ＦＬ６といった周辺部に配置された放電管同士、放電管ＦＬ３と放電管ＦＬ４といった中央部に配置された放電管同士でそれぞれ疑似Ｕ字管を構成するような場合に比べ、発光特性の点で有利である。

なお、液晶表示パネルＬＣＤのパネル面の分割方法は、パネルの長辺に対して平行に分割する方法に限られない。例えば、パネルの長辺に対して垂直に分割するようにしてもよい。この場合、各放電管は、液晶表示パネルＬＣＤの短辺に対して平行して配置されることになる。また、分割位置は、必ずしもパネルの中央部分でなくてもよく、中央部分からずれていてもよい。

さらに、液晶表示パネルＬＣＤのパネル面の分割数は、２分割に限らず、４分割、６分割、・・・、２ｍ（ｍ≧１）分割とすることもできる。この場合、各放電管の配置および接続は、例えば上述のパネル面を２分割した場合の配置および接続を複数組み合わせることが考えられる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２に係る放電管駆動装置の１例を第３図に示す。実施形態２に係る放電管駆動装置は、上記で説明した実施形態１に係る放電管駆動装置の変形された実施形態であり、実施形態１と違う部分として、２つの駆動トランスＴ１及びＴ２が使用される例を示す。尚、実施形態２に係る放電管駆動装置では、実施形態１に係る放電管駆動装置と同じ部品及び構成を多く備えるもので、同じ部分には同じ参照番号を付し、詳細な説明は省略する。

スイッチング回路４から出力される駆動パルスは、２つの駆動トランスＴ１及びＴ２の一次巻線Ｔ１−１及びＴ２−１に印加される。これにより、２つの駆動トランスＴ１及びＴ２の二次巻線Ｔ１−２及びＴ２−２には、高周波駆動信号が発生する。このとき、発生する高周波駆動信号がＴ１−２とＴ２−２では逆相（位相差が１８０°）になるよう構成しておく。

一例として、駆動トランスＴ１およびＴ２それぞれの一次巻線に対し、スイッチング回路４の一方および他方の出力を、駆動トランスＴ１およびＴ２で巻き始め側および巻き終わり側を入れ替えて接続する。

第１の放電管グループＧ１の４本の放電管ＦＬ１乃至ＦＬ４のそれぞれの一方の端子は、それぞれバラストコンデンサＣ１乃至Ｃ４を介して駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２の一方の端子に接続される。実施形態２においては、駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２の他方の端子は接地される。

また、第２の放電管グループＧ２の４本の放電管ＦＬ５乃至ＦＬ８のそれぞれの一方の端子は、それぞれバラストコンデンサＣ５乃至Ｃ８を介して駆動トランスＴ２の二次巻線Ｔ２−２の一方の端子に接続される。実施形態２においては、駆動トランスＴ２の二次巻線Ｔ２−２の他方の端子は接地される。

すなわち、疑似Ｕ字管構成とされた放電管ＦＬ１と放電管ＦＬ５は直列に接続される。そして直列接続された両端は、バラストコンデンサＣ１、Ｃ５を介して駆動トランスＴ１及びＴ２の二次巻線Ｔ１−２及びＴ２−２のそれぞれの一方の端子との間に接続されることになる。

また、疑似Ｕ字管構成とされた放電管ＦＬ２と放電管ＦＬ６は直列に接続される。そして直列接続された両端は、バラストコンデンサＣ２、Ｃ６を介して駆動トランスＴ１及びＴ２の二次巻線Ｔ１−２及びＴ２−２のそれぞれの一方の端子との間に接続されることになる。

また、疑似Ｕ字管構成とされた放電管ＦＬ３と放電管ＦＬ７は直列に接続される。そして直列接続された両端は、バラストコンデンサＣ３、Ｃ７を介して駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２及びＴ２−２のそれぞれの一方の端子との間に接続されることになる。

さらに疑似Ｕ字管構成とされた放電管ＦＬ４と放電管ＦＬ８は直列に接続される。そして直列接続された両端は、バラストコンデンサＣ４、Ｃ８を介して駆動トランスＴ１の二次巻線Ｔ１−２及びＴ２−２のそれぞれの一方の端子との間に接続されることになる。

以上説明した本発明の実施形態２に係る放電管駆動装置においても、疑似Ｕ字管構成とされた８本の放電管を２つの駆動トランスで駆動することが可能となる。

また、第４図に示すように、放電管ＦＬ１とＦＬ５、ＦＬ２とＦＬ６、ＦＬ３とＦＬ７及びＦＬ４とＦＬ８との間にバラストコンデンサＣ１０、Ｃ２０、Ｃ３０及びＣ４０を接続する構成としてもよい。

なお、本発明は、実施形態１、２に示された回路構成は、あくまでも一例であり、これに限定される必要はなく、同様の作用、動作を奏するものであれば他の回路構成であってもよいものである。例えば、実施形態１、２に示されたバランスコンデンサは、各々、インダクタンス素子でも置き換えが可能であり、またリアクタンス素子であれば何でも良い。

本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の思想及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

本願は、２００７年４月１９日提出の日本国特許出願特願２００７−１１０７９３を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims

スイッチングパルスを発生する制御回路と、
前記スイッチングパルスで制御され、駆動パルスを発生するスイッチング回路と、
一次巻線に前記駆動パルスが印加され、二次巻線に高周波駆動信号を発生する駆動トランスと、
複数本の放電管を水平面に対して平行に配置した第１の放電管グループと、
前記第１の放電管グループの放電管と同数の放電管を前記水平面に対して平行に配置した第２の放電管グループとを備え、
前記駆動トランスの前記二次巻線の一方の端子である＋側高圧端子に、リアクタンス素子を介して前記第１の放電管グループの前記複数本の放電管のそれぞれの一方の端子を接続し、
前記駆動トランスの前記二次巻線の他方の端子である−側高圧端子に、前記第１の放電管グループへの前記＋側高圧端子からの配線と交差しないように、リアクタンス素子を介して前記第２の放電管グループの放電管のそれぞれの一方の端子を接続し、
前記第１の放電管グループの前記複数本の放電管のそれぞれの他方の端子は、前記第１及び第２の放電管グループでの並び順が対応する同士で、リアクタンス素子を介して前記第２の放電管グループの放電管のそれぞれの他方の端子と接続され、前記第１及び第２の放電管グループの複数本の放電管のそれぞれの他方の端子同士を接続する配線は互いに交差することを特徴とする放電管駆動装置。
前記第１および第２の放電管グループは、液晶表示パネルの長辺に対して平行にパネル面を分割した際の一方および他方の領域にそれぞれ配される
ことを特徴とする請求項１に記載の放電管駆動装置。
前記第１および第２の放電管グループは、液晶表示パネルの長辺に対して垂直にパネル面を分割した際の一方および他方の領域にそれぞれ配される
ことを特徴とする請求項１に記載の放電管駆動装置。