JPH01128396A - 螢光灯調光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は液晶表示装置等の光源である蛍光灯を調光す
るのに使用される蛍光灯調光装置に関する。

「従来の技術」 この種の蛍光灯調光装置として従来第５図に示すものが
使用されている。即ち交流信号発生器１より交流信号が
ダート回路２に供給され（第６図Ａ）、一方、クロック
発生器３よりクロック信号がデユーティ比調整回路（例
えば単安定マルチバイブレータで構成される）４に与え
られて（第６図Ｂ）、デユーティ比りが調光比の設定置
Ｐ／　ｎ（ここで、１／ｎは最小調光比を表わし、０≦
Ｐ　＜、　ｎである。）にほぼ等しく調整されて、制御
信号としてダート回路２に与えられる（第６図Ｃ）。ダ
ート回路２はこの制御信号によシ入力交流信号を断続し
、そして得たバースト信号を蛍光灯駆動信号として出力
端子５に供給する（第６図Ｄ）。デユーティ比Ｄ（調光
比Ｐ／ｎにほぼ等しい）はＤ＝Δ／’ｒｅ　　　　　　
　　　（１）で支えられる。ここでΔ及びＴｃはそれぞ
れ制御信号のオン期間及び周期である。

「従来技術の問題点」 液晶表示装置等が置かれる周囲光は直射日光下から深夜
の暗闇に至る範囲の広いダイナミックレンジを持ってい
るため、表示装置の輝度としては一般に３０００ｄ／ｍ
２乃至０．３　ｃｄ／ｍ２の範囲内の直に微細に調整で
きるのが望ましいとされている。

従って、この表示装置の光源（蛍光灯）を調光するのに
使用される蛍光灯調光装置としては調光比Ｐ／　ｎを１
／１０００〜１０００／１０００の範囲に設定できるこ
とが望ましい。しかしながら、従来の装置をこのように
広いダイナミックレンジで使おうとしても、次に述べる
ような不都合が生じ、実際には使用するのが困難である
。

調光比を最小（１／ｎ　）に設定するために、デユーテ
ィ比りを１／　ｎに設定した場合に、バースト信号に含
まれるサイクル数をαとすれば、ダート信号のオン時間
Δは、 ｄ＝αＸ　Ｔ　　　　　　　　（２） である。ここでＴは交流信号（周波数”をｆとする）の
周期であり、Ｔ　＝　１／ｆである。デユーティ比りを
可変して、１／ｎ＝ｎ／ｎの範囲で調光できるためには
、ダート回路２の制御信号の周期（りａツク信号の周期
に等しい）Ｔｃは、 Ｔ０＝ΔＸｎ＝αＴ　ｎ　　　　　　（３）でなければ
ならない。従って、制御信号の周波数ｆｃは、 となる。

最小調光比１／ｎを小さく設定するためには（５）式よ
シ周波数ｆｃを小さくしなければならないが、しかし、
蛍光灯のちらつきを小さくするためＫはｆｃは例えば５
０　Ｈｚ程度よシ小さくすることは不可である。

蛍光灯を点灯させるには、その寿命の点より、蛍光灯の
対向する二つの電極Ａ、Ｂ間を（ＡからＢへ、次はＢか
らＡへと）交互に放電させるのが好ましい。従ってその
駆動信号は交番信号で直流分を含まないのが望ましい。

しかし一つのバースト信号の最終の位相と次のバースト
信号の最初の位相との間には連続性は無いので、直流分
が現れる場合も起シ得る。例えばバースト信号波形の正
の期間が負の期間より大きいと言った場合である。

バースト信号に含まれるサイクル数が多い場合には上記
直流分が現れても極く僅かであシ問題にならないが、小
さな調光比を得るために制御信号のオン期間Δを小さく
設定したために上記サイクル数が数サイクル、更には半
サイクルと少なくなるとこの直流分が大きく現れる場合
があり、蛍光灯の寿命を著しく短くする。従って制御信
号のオン期間Δが小さく、バースト信号のサイクル数α
が数サイクル以下となるような信号を使用することはで
きない。

またバースト信号の立上り及び立下りにおける交流信号
の位相が０．πまたはその整数倍とは限らず、波形の山
、谷の途中で切断されて、不連続的にゼロとされる。こ
のような信号で蛍光灯を駆動すると、バースト信号に含
まれるサイクル数αが小さい場合には一般に蛍光灯調光
装置の電力効率が悪化する恐れがある。従って電力効率
の点からもαを小さくするのは望ましくない。

蛍光灯駆動信号に含まれる直流分を小さくするためには
、バースト信号に含まれるサイクル数αをできるだけ大
きくした方がよいが、しかし蛍光灯の放電時定数から交
流信号の周波数は４０ｋＨｚ程が限度である。

以上述べた理由により（５）式でα＝４．ｆｃ≧５０Ｈ
ｚ　、　ｆり４０ｋＨｚとすれば、最小調光比１／ｎは
となり、目標としている１／ｎ　＝　１／　１０００に
はほど遠いＱ このように、従来の技術ではバースト信号に含まれるサ
イクル数αを小さくして最小調光比１／ｎを小さくする
と、蛍光灯に対する交流駆動が不完全となり、寿命を低
下させると共に電力効率を悪化させる恐れがあるため、
最小調光比を小さく設定できない欠点があった。

ところで、液晶表示装置も寿命の点よりその表示には交
流駆動が行われるが、情報のりフンッシュ或いは走査駆
動などのために、その駆動周波数は３０〜３００　Ｈｚ
が用いられる。蛍光灯調光装置は最小調光比１／ｎを小
さくしようとすれば上述のように制御信号の周波数ｆ０
は例えば５０Ｈｚ程度にまで低下させねばならない。こ
の調光装置で駆動され単独ではフリｌ力のない蛍光灯照
明装置を液晶表示装置に光源として使用すると、照明装
置の駆動周波数、つまりバースト信号の繰シ返し周波数
（制御信号の周波数ｆｃに等しい）と液晶の駆動周波数
とが同程度の大きさとなるため、相互の間に干渉が生ず
る。しかし調光比Ｐ／ｎが小さい場合はあまシ問題にな
らないが、調光比Ｐ／ｎを大きくして行くとフリッカが
現れ、次第に大きくなり、妨害を与える。その理由は、
調光比を大きくするほど、液晶表示の明るさが増し、フ
リッカが目につき易いためである。

この発明の目的は、最小調光比１　／ｎを従来より小さ
く設定でき、つまり調光のダイナミックＶンジを従来よ
り大幅に拡大できると共に、液晶表示装置にフリッカが
生ずる恐れのない蛍光灯調光装置を提供することにある
。

「問題点を解決するだめの手段」 この発明の蛍光灯調光装置には、可変周波数発振器と、
その可変周波数発振器の出力により駆動サレる単安定マ
ルチパイプ、レータと、上記可変周波数発振器の出力を
２分の１に分周する分周回路と、その分周回路の出力に
より上記単安定マルチパイプソー夕の出力を交互に分配
する分配回路と、その分配回路の二つの出力により、駆
動され、出力を蛍光灯へ供給するインバータとが設けら
れる。

そして上記単安定マルチバイブレータの出カッ４ルス幅
は上記可変周波数発振器の最小周期と等しく設定される
。

「実施例」 この発明の蛍光灯調光装置は第１図に示すように、可変
周波数発振器１より周波数ｆ、周期Ｔのクロック信号Ａ
が単安定マルチパイプレータ２及び１／２分周回路３に
供給される（第２図Ａ）。１７２分周回路３では入力さ
れたクロック信号Ａが１／２に分周され、周波数ｆ／２
の分周信号Ｂ（第２図Ｂ）及びその極性を反転−した分
周信号百がそれぞれアンドｆ）４ａ及び４ｂの一方の入
力端子に供給される。一方、単安定マルチバイブレータ
２はクロック信号Ａの方形波の前縁で駆動されて、時間
幅Δのパルス信号Ｃがアンドゲート４ａ　ｔ　４ｂの他
方の入力端子に出力される（第２図Ｃ）。アンドダート
４ａではパルス信号Ｃと分周信号Ｂとのアンドがとられ
て、論理ＢＸＣの分配信号Ｄ（第２図Ｄ）がインバータ
５に供給される。一方、アンドゲート４ｂではパルス信
号Ｃと分周信号百とのアンドがとられて、論理ＢＸＣの
分配信号Ｅ（第２図Ｅ）がインバータ５に供給される。

アンドグー）４ａ　ｖ　４ｂはＡ’ルス信号Ｃを１７２
分周回路３の出力Ｂ、Ｂに基ずき交互に分配する分配回
路４を構成していることが分る。一方の分配出力Ｄ　ハ
抵抗器Ｒｌ　を介してトランジスタＱｔ　ノｄ−スに供
給され、他方の分配出力Ｅは抵抗器Ｒ２を介してトラン
ジスタＱ２のベースに供給すれる。

トランジスタＱ１及びＣ２の各コＶクタはそれぞれトラ
ンスＴの１次巻線の一端及び他端に接続され、トランジ
スタＱｘｓＱｚのエミッタはそれぞれ接地される。トラ
ンスＴの１次巻線の中点は抵抗器Ｒ３を介して直流電源
端子十Ｂ（以下単に＋Ｂとも言う）に接続され、２次巻
線の一端は出力端子５ａに接続され、２次巻線の他端は
コンデンサＣを介して出力端子５ｂに接続される。トラ
ンジスタＱ１、Ｃ２は分配出力Ｄ％Ｅにより４時間だけ
交互にオンとされ、十Ｂより抵抗器Ｒ３，１次巻線の半
分を通じて各トランジスタに電流が流れる。これにより
出力端子５ａ＊５ｂ間には第２図Ｆに示すように、交流
半波の翫性を交互に反転する蛍光灯駆動信号Ｆが得られ
る。その交流半波の繰返し周波数ｆＤはクロック信号人
の周波数ｆに等しい。トランジスタＱｌ、Ｃ２，トラン
スＴ１コンデンサＣ１抵抗器Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３よりなる
回路は分配信号り、　Ｅで制御されて直流電諒の電力を
交流電力に変換するインバータである。

可変周波数発振器１の周波数ｆを増加させて行くと周期
Ｔは次第に減少し、蛍光灯嘔動信号Ｆの交流半波の間隔
はつまって行く。上記周波数ｆを最大＠ｆｍａｘに設定
した場合の第２図Ａ−Ｆと対応する各信号波形を第３図
・Ａ−Ｆに示しである。蛍光灯駆動信号Ｆの交流半波の
相互間隔はゼａとなり連続した交流信号が得られる。当
然ながら、その交流半波の繰返し周波数はクロック信号
Ａの最大周波数ｆｍ、Ｌｘに等しい。パルス信号Ｃの時
間幅Δ（交流半波の時間幅と等しい）はクロック信号Ａ
の最小層ＫＡＴｍ１ｒｌ＝１／ｆｍａｘに等しく選定さ
れている。即ち Δ＝Ｔｍｉｎ＝１／ｆｍａｘ（７） 第２図において、駆動信号Ｆによる調光比Ｐ／ｎは Ｐ／ｎユΔ／Ｔ　　＝　　Δｘ　ｔ　　　　　　　　（
８）と表わされる。交流半波の繰返し周波数ｆＤは上式
より、 ｆＤ＝　ｆ　＝　（Ｐ／ｎ）／Ｊ　　　　　　（９）と
表わされる。この式に（７）式の関係を代入すればｆＤ
は・ ｆＤ＝　ｆ　＝　（Ｐ／ｎ）　ｆｍａＸ（１（１と表わ
される。

即ち、交流半波の繰返し周波数ｆＤは調光比Ｐ／ｎに比
例して大きくなる。−例としてｆ　　＝６０ａｘ ｋＨｚ　（従ってΔ＝　１６．７　ｐｓ　）　Ｐ／ｎ＝
１００／１０００とすれば、ｆｏ；ｆ＝（Ｐ／ｎ）ｆｍ
ａｘ＝６０００Ｈ２となる。

交流半波の繰返し周波数ｆＤを更に増加させて行けば、
調光比Ｐ／ｎは増々大きくなる。従って表示装置のフリ
ッカが目につき易い明るい状態、つまり調光比Ｐ／ｎが
ある程度大きい状態では、交流半波の繰返し周波数ｆＤ
は液晶表示素子の駆動周波数（３０〜３００　Ｈｚ　）
より可成大きくされ、相互の周波数の間に目で感じられ
るような干渉が生じなくなシ、フリッカが発生しない。

最小調光比１／ｎを１／１０００に設定する場合には、
ｆｍａｘ＝　６０　ｋＨｚとすれば、交流半波の繰返し
周波数ｆＤは最小値’Ｄｍｉｎをとり、 ｆ　　　＝　ｆ　、＝　（１／ｎ）ｆ　　　＝　６０　
Ｈｚ　　　　ｏＤＤｍｉｎ　　　　ｎ＋＋ｎ　　　　　
　　　　ｍａｘとなる。

クロック信号Ａの周波数ｒ（＝ｒＤ）を最大値’ｍａｘ
（＝ｆ　　）に設定した第３図の場合には、調光比Ｄｍ
ａ！ Ｐ／ｎは当然ながら１に等しくなければならないが、（
８）式にｆ＝ｆ　　　、Δ；１／ｆ　　を代入すればＤ
＝１ｍａＸ　　　　　　　　　　　　　　　ｍａ！とな
り、矛盾のないことが確められる。

上記の数値例より分るように、クロック信号Ａの周波数
ｆを６０　Ｈｚより６０　ｋＨｚの間で連続的に可変す
れば、調光比Ｐ／ｎを１／１０００〜１０００／１００
０の間で連続的に調整できる。なお可変周波数発振器１
は電圧制御発振器（ＶＣＯ）で構成してもよい。

インバータ５の変形例 第１図のインバータ５はトランスＴを用いて構成されて
いるが、しかしトランスを用いずに構成することもでき
る。その例を第４図に示す。即ち、分配信号りは反転回
路Ｎ１を通じてトランジスタＱ１のペースに供給され、
分配信号Ｅは反転回路Ｎ２を通じてトランジスタＱ２の
ペースに供給される。トランジスタＱ＋　、Ｑ２の各エ
ミッタは接地され、各コレクタはそれぞれ抵抗器Ｒ，及
びＲ２を介して直流電源端子＋Ｂｏ　（以下単に＋ＢＯ
という）に接続される。トランジスタＱ！のコレクタは
抵抗’２５　Ｒ３を介してトランジスタＱ３のペースに
接続すれ、トランジスタＱ３のエミッタは接地され、そ
のコレクタは抵抗器Ｒ４とＲ５の直列回路を通じて十Ｂ
に接続される。一方、トランジスタＱ２のコレクタは抵
抗器Ｒ６を通じてトランジスタＱ４のペースに接続され
、そのコレクタは抵抗器Ｒ７とＲ８の直列回路を通じて
十Ｂに接続される。

ｐ−ｎ−ｐ　ｈランジスタＱ５のエミッタは十Ｂに接続
され、そのコレクタは抵抗器Ｒ９を介してｎ−ｐ−ｎ）
ランジスタＱ６のコレクタに接続され、トランジスタＱ
６のエミッタは接地され、同様にｐ−ｎ−ｐ）ランジス
タＱ７のエミッタは千Ｂに接続され、そのコレクタは抵
抗器ＲＩＧを介してｎ−ｐ−ｎ）ランジスタＱ８のコレ
クタに接続され、そのエミッタは接地される。トランジ
スタＱ５のペースは抵抗器Ｒ７とＲ８との接続点に接続
すれ、トランジスタＱ６のペースは抵抗器Ｒ目を介して
トランジスタＱ１のコレクタに接続される。一方トラン
ジスタＱ、のペースは抵抗器Ｒ４とＲ５との接続点に接
続され、トランジスタＱ８のペースは抵抗器Ｒ１２を介
してトランジスタＱ２のコレクタに接続される。トラン
ジスタＱｓ、Ｑｓの各コレクタはそれぞれ出力端子５ａ
　、５ｂに接続される。

分配信号りが高レベルになると、反転回路Ｎ。

の出力は低レベルとなってトランジスタＱ１はオフとな
る。これにより、トランジスタＱｓ　　、Ｑｓのペース
には十Ｂ０よりバイヤス電流が供給され、両トランジス
タはオンとされる。トランジスタＱ。

がオンとなれば抵抗器Ｒ４とＲ６の接続点の電位は十Ｂ
の電位より低下し、トランジスタＱ、にペース電流が供
給されてオンとされる。

−力分配信号Ｅは低レベルであるので、インバータＮ、
の出力は高レベルであり、トランジスタＱ２はオンとさ
れる。これにより、トランジスタＱ＜　、Ｑｓのペース
はほぼゼロボルトとされ、両トランノスタはオフとされ
る。トランジスタＱ４がオフであれば、トランジスタＱ
、のペースにはそのエミッタと同じ（＋Ｂの電圧が印加
されるのでトランジスタＱＩｌはオフとされる。

分配信号りが高レベルの期間では、十Ｂより電流力、ト
ランノスタＱ、−抵抗器Ｒ１゜−負荷（出力端子５ａ　
、　５ｂ間に接続される）−トランジスタＱ６−接地、
の経路で流れる。

分配信号Ｅが高レベルの期間は、トランジスタＱ１〜Ｑ
８のオン、オフ状態は上記と逆となり、十Ｂより電流が
、トランジスタＱ、−抵抗器Ｒ９−負荷一トランジスタ
Ｑｓ、接地、の経路で流れる。従って負荷を流れる電流
の方向は前と反対になる。

分配信号り、Ｅが共に低レベルの期間は、トランジスタ
Ｑ１　、Ｑ２は共にオンとされ、他のトランジスタは全
てオフとされる。従って負荷に供給される電圧、電流は
共にゼロとなる。

抵抗器Ｒｓ　＋　Ｒ１゜は電流制限抵抗であり、それぞ
れに並列にコンデンサを付加してもよい。

「発明の効果」 この発明によれば、最小調光比１／ｎを小さく設定して
も、蛍光灯駆動信号の正の半波と負の半波とは必ず交互
に繰り返されるものとなり、従来のように正の期間の和
と負の期間の和との間に不平衡が生じ、蛍光灯の寿命を
低下させる恐れは全くない。また蛍光灯駆動信号を構成
している最小単位である交流半波はクロック信号に同期
し、クロック信号の最小周期に等しい時間長をもち、波
形の立上り、立下り共ゼロであるから、最小調光比１／
ｎを小さくしても、従来のようにバースト信号の立上り
及び立下りにおいて波形がその山または谷の途中で切断
され、不連続的にゼロとなシ、蛍光灯調光装置の電力効
率を悪化させることも焦り。

従ってこの発明によれば最小調光比を従来より可成り小
さく設定することが可能となり、調光装置のダイナミッ
クレンジを大幅に拡大することができる。

この発明によれば、蛍光灯駆動信号の交流半波の繰り返
し周波数ｆＤは調光比に比例して大きくなる。この調光
比を増加させて結晶表示が明るくなり、フリッカが目に
つき易い条件になったとしても、そのとき上記交流半波
の繰シ返し周波数ｆＤは液晶表示素子の駆動周波数（３
０〜３００Ｈｚ　）より例えば１桁以上大きくなり、画
周波数の差が大きくなって、従来のようにフリッカが発
生することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の蛍光灯調光装置の実施例を示すブロ
ック図、第２図は第１図における要部の信号の波形図、
第３図は第１図においてクロック信号Ａの周期が最小で
ある場合の要部の信号の波形図、第４図は第１図のイン
バータ５の他の実施例を示す回路図、第５図は従来の蛍
光灯調光装置のブロック図、第６図は第５図の要部の信
号の波形図である。 特許出願人　：　星電器製造株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 可変周波数発振器と、 その可変周波数発振器の出力により駆動される単安定マ
   ルチバイブレータと、 上記可変周波数発振器の出力を２分の１に分周する分周
   回路と、 その分周回路の出力により上記単安定マルチバイブレー
   タの出力を交互に分配する分配回路と、その分配回路の
   二つの出力により駆動され、出力を蛍光灯へ供給するイ
   ンバータと、 を具備し、上記単安定マルチバイブレータの出力パルス
   幅は上記可変周波数発振器の最小周期と等しくされてい
   る蛍光灯調光装置。