JP2005129004A

JP2005129004A - 駆動システムおよび交流変換装置

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Publication number: JP2005129004A
Application number: JP2004183809A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sawada; 新一澤田; Naoki Tanaka; 直樹田中; Takeaki Ogawa; 武明小川
Original assignee: Sharp Corp; Sharp Niigata Electronics Corp
Current assignee: Sharp Corp; Sharp Niigata Electronics Corp
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2005-05-19
Also published as: CN1606395A; US7315464B2; CN1606395B; US20050105305A1

Abstract

【課題】電力変換における電力損失が小さい駆動システムを提供する。
【解決手段】商用交流電源からの商用交流電力を変換する交流変換装置２１と直流変換装置２３とを有し、放電管２２に供給する交流用電力供給径路１０１と、画像処理回路２４ａなどに供給する直流用電力供給径路１０２とが独立して設けられる。交流変換装置２１は、商用交流電力を変換交流電力に変換し、変換した変換交流電力を交流駆動装置に直接与える。これによって変換交流電力を生成するための変換工程を減らすことができ、変換過程で生じる電力損失を低減することができる。特に放電管２２の消費電力が大きい場合には、交流変換装置２１を設けることによって、液晶表示装置全Ｔ内としての電力損失を効果的に低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電力によって駆動する直流駆動装置と、交流電力によって駆動する交流駆動装置とを有して交流電力が与えられる駆動システムに関する。たとえば本発明は、液晶表示装置に関する。

図２１は、従来技術の液晶表示装置１を示す断面図である。液晶表示装置１は、液晶表示基板１６に対してバックライト１７を選択的に透過させることによって画像表示を行う。液晶表示装置１は、筐体１９と、バックライト１７を発する放電管５と、放電管５に電力を供給するための電気回路群１８とが設けられる。

図２２は、従来の技術の液晶表示装置１を示すブロック図である。液晶表示装置１は、商用電源２に接続され、商用電源２から与えられる交流電力によって駆動する。液晶表示装置１は、直流変換装置３と、インバータ装置４と、放電管５と、画象処理回路６と、液晶ドライバ７と、スピーカ８とを有する。

直流変換装置３は、商用電源から与えられる商用交流電力を直流電力に変換する。直流変換装置３は、変換した直流電力をインバータ装置４、画象処理ＬＳＩ６、液晶ドライバ７およびスピーカ８に与える。インバータ装置４は、直流変換装置３から与えられる直流電力を、放電管５が駆動可能な周波数および電圧の交流電力に変換する。そして変換した交流電力を放電管５に与える。また画像処理ＬＳＩ６、液晶ドライバ７およびスピーカ８は、直流変換装置３から与えられる直流電力によって駆動する。

図２３は、従来技術の直流変換装置３とインバータ装置４とを示すブロック図である。直流変換装置３は、第１直流電力発生回路１０と、第１交番電力発生回路１１と、第１変圧回路１２と、第２直流電力発生回路１３とを有する。直流変換装置３は、第１直流電力発生回路１０によって、商用交流電力を直流電力に変換する。直流変換装置３は、変換した直流電力を第１交番電力発生回路１１によって、高周波の交流電力に変換する。そしてこの高周波の交流電力を第１変圧回路１２によって目的とする電圧の交流電力に変圧し、変圧した交流電力を第２直流電力発生回路１３によって直流電力に変換する。このようにして直流変換装置３は、目的とする電圧の直流電力を生成し、生成した直流電力をインバータ装置４、画像処理ＬＳＩ６、液晶ドライバ７およびスピーカ８に与える。

インバータ装置４は、第２交番電力発生回路１４と、第２変圧回路１５とを有する。インバータ装置４は、第２交番電力発生回路１４によって、第２直流電力発生回路１３から与えられる直流電力を、目的とする周波数を有する交流電力に変換する。そしてこの交流電力を第２変圧回路１５によって、目的とする電圧を有する交流電力に変換する。これによってインバータ装置４は、放電管が駆動可能な電圧および周波数を有する交流電力を生成し、生成した交流電力を放電管５に与える。放電管５は、インバータ装置４から交流電力が与えられることによって発光駆動する。このような従来技術のインバータ装置４が、特許文献１〜特許文献３に開示されている。また直流変換装置３が、特許文献４に開示されている。

従来技術の液晶表示装置１は、交流商用電源２から放電管５を駆動させるために、第１直流電力発生回路１０、第１交番電力発生回路１１、第１変圧回路１２、第２直流電力発生回路１３、第２交番電力発生回路１４および第２変圧回路１５を介さなければならず、これらの各回路１０〜１５でそれぞれ電力損失が発生する。

特開平６−１９７５５５号公報特開２０００−１２２５６号公報特開昭５６−８８６７８号公報特開平５−１３７３２６号公報

上述した従来技術の液晶表示装置１は、直流変換装置３によって商用交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力をさらにインバータ装置４によって高周波および高電圧の交流電力に変換して、変換した交流電力を放電管５に与える。

液晶表示装置１は、表示画面の大型化および高輝度化を実現するために、放電管５について長尺化かつ増加傾向にある。この場合、液晶表示装置全体の消費電力に占める放電管５の消費電力の比率が大きくなる。放電管５の消費電力の増加とともに、直流変換装置３およびインバータ装置４の電力損失も比例して大きくなり、これら電力変換における電力損失の改善が強く求められている。

従来から、直流変換装置３とインバータ装置４とでそれぞれ個別に電力損失の改善が追及されているが、大幅な電力損失の低減が実現されていない。またこのような問題は、直流駆動装置と交流駆動装置とを有して動力源から交流電力が与えられる駆動システムであっても同様である。

したがって本発明の目的は、電力変換における電力損失が小さい駆動システムを提供することである。

本発明は、交流電源から供給交流電力が与えられて駆動する駆動システムであって、
供給交流電力を取得して、予め定める周波数および電圧を有する変換交流電力に変換する交流変換装置と、
変換交流電力が与えられて駆動する交流駆動装置と、
供給交流電力を取得して、予め定める電圧を有する変換直流電力に変換する直流変換装置と、
変換直流電力が与えられて駆動する直流駆動装置とを備え、
前記交流変換装置は、交流電力の周波数を予め定める周波数に変換する周波数変換部と、交流電力の電圧を予め定める電圧に変換する電圧変換部とを有し、
前記周波数変換部は、供給交流電力を直流電力に変換する交流変換用直流電力発生回路と、交流変換用直流電力発生回路によって生成される直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換する交流変換用交番電力発生回路とを一対だけ含むことを特徴とする駆動システムである。

本発明に従えば、交流電源から供給交流電力が与えられると、交流変換装置によって予め定められる周波数および電圧を有する変換交流電力に変換し、その変換交流電力によって交流駆動装置を駆動する。同様に、交流電源から供給交流電力が与えられると、直流変換装置によって予め定める電圧を有する変換直流電力に変換し、その変換直流電力によって直流駆動装置を駆動する。このように本発明の駆動システムは、交流電源からの供給交流電力を変換する少なくとも２系統の変換装置を有する。

交流変換装置は、交流変換用直流電力発生回路によって、供給交流電力を直流電力に変換する。そして交流変換用交番電力発生回路によって、変換した直流電力を予め定める周波数を有する交流電力に変換する。それを電圧変換部によって予め定める電圧を有する変換交流電圧を生成し、交流駆動装置に与える。

また本発明は、前記電圧変換部は、交流変換用交番電力発生回路によって生成される交番電力の電圧を降圧し、交流電源に対して電気的に絶縁された電力を生成する第１変換器と、
第１変換器によって降圧された交番電力の電圧を昇圧して変換交流電力を生成する第２変圧器とを含み、
第１変圧器から出力された交番電圧で直接第２変圧器を駆動することを特徴とする。

本発明に従えば、交流変換用交番電力発生回路によって生成される交番電力が第１変圧器に与えられる。第１変圧器は、交番電力の電圧を降圧し、交流電源に対して電気的に絶縁された電力を生成し、生成した電力を第２変圧器に与える。第２変圧器は、第１変圧器から与えられた電力を昇圧して、昇圧した電力を交流駆動装置に与える。交流駆動装置は，第２変圧器によって昇圧された電力が与えられることによって、予め定められた駆動動作を行う。

第１変圧器と第２変圧器とが、直接接続されることによって、第１変圧器から出力される交流出力を直流電力に変換する整流回路と、整流回路から出力される直流電力を交番電圧に変換する交番電力発生回路とを不要とすることができる。さらに第１変圧器が交番電力を降圧することによって、第１変圧器から第２変圧器に電力を伝える間に与えられる電圧を低くすることができる。また第１変圧器が交流電源に対して電気的に絶縁されているので、第１変圧器と第２変圧器との間で電力が漏電することを防ぐことができる。たとえば第２変圧器は、電磁トランスまたは圧電トランスのいずれによって実現されてもよい。

また本発明は、前記電圧変換部は、交流変換用交番電力発生回路によって生成される交番電力の電圧を変圧して、交流電源に対して電気的に絶縁される変換交流電力として生成する単一の変圧器によって実現されることを特徴とする。

本発明に従えば、１つの変圧器によって電圧変換部が実現されることによって、電圧変換部に複数の変圧器が設けられる場合に比べて、変圧器で生じる銅損および鉄損を削減することができる。

また本発明は、直流変換装置は、与えられる供給交流電力を直流電力に変換する直流変換用第１直流電力発生回路と、
直流変換用第１直流電力発生回路によって生成された直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換する直流変換用交番電力発生回路と、
直流変換用交番電力発生回路によって変換された交流電力の電圧を予め定める電圧に変換する直流変換用変圧回路と、
直流変換用変圧回路によって変換された交流電力を直流電力に変換する直流変換用第２直流電力発生回路とを含み、
前記交流変換用直流電力発生回路は、直流変換用第１直流電力発生回路と同じ回路構成によって実現され、前記交流変換用交番電力発生回路は、直流変換用交番電力発生回路と同じ回路構成によって実現されることを特徴とする。

本発明に従えば、直流変換装置の回路部品から転用して、交流変換装置の一部を構成することができる。

また本発明は、直流変換装置は、与えられる供給交流電力を直流電力に変換する直流変換用第１直流電力発生回路と、
直流変換用第１直流電力発生回路によって生成された直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換する直流変換用交番電力発生回路と、
直流変換用交番電力発生回路によって変換された交流電力の電圧を予め定める電圧に変換する直流変換用変圧回路と、
直流変換用変圧回路によって変換された交流電力を直流電力に変換する直流変換用第２直流電力発生回路とを含み、
前記交流変換用直流電力発生回路と、直流変換用第１直流電力発生回路とは、１つの回路によって兼用して実現されることを特徴とする。

本発明に従えば、交流変換用直流電力発生回路と、直流変換用第１直流電力発生回路とを１つの回路によって兼用して実現されることによって、駆動システムの部品点数をさらに低減することができる。

また本発明は、電圧変換部は、与えられる交流電力の電圧を変換する変圧器と、
変圧器の１次巻線に直列に接続されるコンデンサとを含むことを特徴とする。

本発明に従えば、コンデンサによって変圧器の１次巻線に流れる電流の直流成分が除去される。そして電圧変換部の変圧器に直流重畳が生じることを防ぐことができる。これによって交流変換用交番電力発生回路が生成する交流電力のプラス側波形とマイナス側波形とに偏りがある場合であっても、変圧器の磁束密度に偏りが生じることを防ぐことができる。

また本発明は、電圧変換部は、周波数変換部から出力される交流電力に含まれる周波数成分のうち、高調波成分を減衰させるフィルタ回路部分をさらに有することを特徴とする。

本発明に従えば、フィルタ回路部分によって交流電力の高調波成分を減衰させて、放射ノイズの発生を抑制することができる。また周波数変換部で生成される交流電力の電圧波形が矩形波形である場合でも、交流駆動装置に与える交流電力の波形を正弦波形に近づけることが可能となる。

また本発明は、電圧変換部は、与えられる交流電力の電圧を変換する変圧器と、
変圧器の１次巻線のコイル状部分の中間部と一次巻線の一端部とを接続するバイパスラインとを含み、
バイパスラインには、電流重畳用インダクタが直列に接続されることを特徴とする。

本発明に従えば、変圧器の１次巻線にインダクタンスを持たせて、変圧器の１次巻線に流れる１次巻線電流にインダクタによる循環電流を重畳させることができる。これによってスイッチング素子による交番電力発生にあたって、スイッチング素子のオン時にゼロボルトスイッチング（略称ＺＶＳ）を発生させることができ、スイッチング損失を低減することができる。これによってスイッチング素子の発熱を抑えることができる。

また本発明は、周波数変換部は、交流変換用直流電力発生回路によって、供給交流電力を直流電力に変換するときの力率を改善する力率改善回路をさらに有することを特徴とする。

本発明に従えば、力率改善回路によって、駆動システムの力率を向上することができる。たとえば力率改善回路は、いわゆるアクティブフィルタ回路によって実現されてもよい。アクティブフィルタ回路は、供給交流電力の変動が発生しても安定化する機能を持ち合わせることが可能である。

また本発明は、交流電力が与えられて放電管を駆動する液晶表示装置であることを特徴とする。

本発明に従えば、放電管が交流駆動装置となる。放電管には、交流変換装置から変換交流電力が直接与えられるので、放電管に与えられる変換交流電力を生成するための変換工程を減らすことができる。

また本発明は、前記駆動システムが備える交流変換装置である。
本発明に従えば、交流変換装置が駆動システムに備えられることによって、直流変換装置から生成される変換直流電力をさらに変換する必要がなく、変換交流電力を生成するために必要な変換工程を減らすことができる。

本発明によれば、変換交流電力と変換直流電力とを別系統で出力することができる。したがって直流変換装置を介さずに、交流変換装置から出力される変換交流電力を交流駆動装置に直接与えることができる。

上述した従来技術では変換交流電力を生成するために、直流変換装置が生成した変換直流電力をさらに変換して、変換交流電力を生成する必要がある。したがって変換交流電力を生成するために、変換直流電力を生成する変換工程の後、さらに他の変換工程を経る必要がある。

これに対して本発明では、交流変換装置から出力される変換交流電力を交流駆動装置に直接与えることができる。したがって従来技術に比べて、変換交流電力を生成するための変換工程を減らすことができ、変換過程で生じる電力損失を低減することができる。特に直流駆動装置よりも交流駆動装置に供給される電力が大きい場合には、交流変換装置を設けることによって、駆動システム全体としての電力損失を効果的に低減することができる。

また直流駆動装置よりも交流駆動装置に供給される電力が大きい場合に、電源装置を２系統に分けることによって、直流変換装置の電力集中を防ぐことができる。これによって直流変換装置および直流駆動装置の許容電力を低減することができ、直流変換装置および直流駆動装置の小型化を図ることができる。

また本発明によれば、交流電源に対して電気的に絶縁されるとともに降圧した電力を生成する第１変換器と、変換交流電力を生成する第２変換器とを直接接続することによって、第１変圧器から出力される交流出力を直流電力に変換する整流回路と、整流回路から出力される直流電力を交番電圧に変換する交番電力発生回路とを不要とすることができる。これによって電力損失低減を図ることができる。また小形化および低コスト化を実現できる。さらに第１変圧器と第２変圧器との間を流れる電力の電圧を低くすることができ、第１変圧器と第２変圧器との間に配置される各電機電子部品について、耐圧性の低い部品を用いることができ、駆動システムを安価に構成することができる。

また第１変圧器と第２変圧器との間で電力が漏電することを防ぐことができる。なお、第１変圧器が交流変換用交番電力発生回路寄りに設けられ、第２変圧器を交流駆動装置寄りに設けられることが好まし。これによって印加される電圧が低い区間を広げることができる。また交流駆動装置が複数設けられる場合には、複数の第２変圧器がそれぞれの交流駆動装置に設けられてもよい。これによって各第２変圧器から対応する交流駆動装置までの距離を短くすることができる。

また本発明によれば、電圧変換部が単一の変圧器によって実現されることによって、電圧変換部に複数の変圧器が設けられる場合に比べて、変圧器で生じる銅損および鉄損を削減することができる。これによって駆動システムの電力損失を低減することができ、機器の内部損失削減による高信頼化とエネルギーの有効活用を図ることができる。さらに単一の変圧器によって複数の第２変圧器を削減でき、小型化できるとともに安価に製造することができる。

また本発明によれば、交流変換用直流電力発生回路は、直流変換用第１直流電力発生回路と同じ構成によって実現される。また交流変換用交番電力発生回路は、直流変換用交番電力発生回路と同じ構成によって実現される。これによって直流変換装置の回路部品から転用して交流変換装置を構成することができ、製造コストを低減化することができる。また交流変換装置および直流変換装置を構成する回路部品の在庫管理を簡単化することができる。

また本発明によれば、交流変換用直流電力発生回路と直流変換用第１直流電力発生回路とを１つの回路が兼用する。これによって駆動システムの部品点数をさらに低減することができる。これによって駆動システムを小形化することができるとともに安価に製造することができる。

また本発明によれば、交流変換用交番電力発生回路が生成する交流電力波形のうち、プラス側波形とマイナス側波形とに偏りがある場合であっても、コンデンサによって変圧器の磁束密度に偏りが生じることを防ぐことができる。これによって変圧器の磁気的飽和を防止することができる。したがって駆動システムを構成する各回路に過剰な電流が流れることを防ぎ、駆動システムの破損を防いで信頼性を向上することができる。

また本発明によれば、フィルタ回路部分によって交流電力の高調波を減衰することによって、放射ノイズの発生を低減することができる。これによって駆動システムが他の電子機器に与えるノイズを低減することができる。またフィルタ回路部分を介することで、周波数変換部で生成される電力の電圧波形が矩形波形であっても、交流駆動装置に与えられる交流電力の波形を正弦波形に近づけることが可能である。これによって交流駆動装置が正弦波形の交流電力が与えられたほうが安定して駆動する場合に、交流駆動装置を安定して駆動させることができる。たとえば交流駆動装置が放電管の場合、正弦波形の交流電力を与えることで安定して発光させることができる。

また本発明によれば、変圧器の１次巻線にインダクタンスを持たせることによって、変圧器の１次巻線に流れる１次巻線電流にインダクタによる循環電流を重畳させることができる。これによってスイッチング素子による交番電力発生にあたって、スイッチング素子のオン時にゼロボルトスイッチング（略称ＺＶＳ）を発生させることができ、スイッチング損失を低減することができる。これによってスイッチング素子の発熱を抑えることができる。

また本発明によれば、力率改善回路によって、駆動システムの力率を向上する。これによって交流電源は、駆動システムを駆動させるために、駆動システムの消費電力を超える余分な供給能力を必要としない。したがって駆動システムは、その消費電力に見合った供給能力を有する交流電源に接続することができる。

またたとえば力率改善回路がアクティブフィルタ回路によって実現されることによって、供給交流電力が変動しても、交流変換用交番電力発生回路に与える電力を安定化する機能を持ち合わせることができる。これによって交流変換用交番電力発生回路の制御負担を軽減することができる。

また本発明によれば、交流駆動源が放電管によって実現されることで、液晶表示装置の電力損失を低減することができる。特に、液晶表示装置の表示画面の大型化および高輝度化を実現するために、液晶表示装置における放電管の占める電力消費の割合が増えた場合に、液晶表示装置の消費電力を効果的に抑えることができる。また電源供給系統を交流電力と直流電力との２系統に分けることによって、直流変換装置の電力集中を防ぐことができ、直流変換装置および直流変換装置の小型化を図ることができ、ひいては液晶表示装置の小型化を実現することができる。

また本発明によれば、交流変換装置が駆動システムに備えられることによって、変換交流電力を生成するために必要な変換工程を減らすことができ、駆動システムの電力損失を低減することができる。

図１は、本発明の実施の一形態である液晶表示装置２０を示すブロック図である。液晶表示装置２０は、商用電源から交流電力が与えられて駆動する駆動システムの１つである。液晶表示装置２０は、たとえば液晶モニタを有するテレビジョン受信装置および液晶モニタを有するパーソナルコンピュータなどを意味する。

液晶表示装置２０は、交流変換装置２１と、放電管２２と、直流変換装置２３と、直流駆動装置２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを含む。交流変換装置２１は、商用電源２５から供給される供給交流電力（以下、商用交流電力と称する）を取得して、予め定める周波数および電圧を有する変換交流電力に変換し、その変換交流電力を放電管２２に与える。放電管２２は、変換交流電力が与えられて発光駆動する冷陰極放電管であって、変換交流電力によって駆動する交流駆動装置となる。なお、本実施の形態では液晶表示装置２０は、複数の放電管２２を備える。放電管２２は、蛍光灯と呼ばれる場合がある。

直流変換装置２３は、商用交流電力を取得して予め定める電圧を有する変換直流電力に変換し、変換した変換直流電力を各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃに与える。直流駆動装置２４は、変換直流電力によって駆動する装置であって、たとえば画像処理回路２４ａ、液晶ドライバ２４ｂおよびスピーカ２４ｃなどである。このように交流変換装置２１および直流変換装置２３は、供給交流電力を変換して各駆動装置２２，２４ａ〜２４ｃに与える電源装置となる。

液晶表示装置２０がテレビジョン受信装置の場合、受信機によって画像データおよび音声データを受信する。また液晶表示装置２０がパーソナルコンピュータの場合、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって画像データおよび音声データを生成する。このように液晶表示装置２０は、表示すべき画像データおよび音声データを何らかの取得手段によって取得し、取得した画像データを画像処理回路２４ａに与える。画像処理回路２４ａは、与えられる画像データに応じた画素信号を生成する。画素信号は、画像データが表わす画像を構成する画素毎にそれぞれ生成される。画像処理回路２４ａは、たとえばＬＳＩ（Large-Scale Integration、大規模集積回路）によって実現される。

画像処理回路２４ａは、生成した各画素信号を液晶ドライバ２４ｂに与える。液晶ドライバ２４ｂは、与えられる各画素信号に応じて液晶表示基板の光透過状態を部分的に変更する。また放電管２２は、バックライトとなる照射光を液晶基板に照射する。このとき液晶表示基板は、液晶ドライバ２４ｂによって表示すべき画像に応じて光透過状態が部分的に変化している。したがって放電管２２の光は、表示すべき画像に応じて液晶表示基板を選択的に透過して、液晶表示基板から出射する。この液晶表示基板から出射する出射光が表示画面に到達することによって、表示画面に画像が表示される。

また液晶表示装置２０は、取得した音声データを音声処理回路（図示せず）が音声信号として生成し、その音声信号をスピーカ２４ｃに与える。スピーカ２４は、音声信号を与えられることによって、発生すべき音声を放音する。音声処理回路も直流駆動装置の１つである。

図２は、交流変換装置２１の構成を示すブロック図である。交流変換装置２１は、周波数変換部３０と、電圧変換部３１とを有する。周波数変換部３０は、与えられる交流電力の周波数を予め定める周波数に変換する。また電圧変換部３１は、与えられる交流電力の電圧を予め定める電圧に変換する。この場合、予め定める周波数および電圧は、交流駆動装置の駆動電圧および駆動周波数と等しく決定される。たとえば交流駆動装置が放電管２２の場合、予め定める電圧の実効値は、一例として１０００Ｖｒｍｓ（root mean square）に設定される。また予め定める周波数は、一例として４０ｋＨｚに設定される。

なお本発明において、交流電力は、予め定める設定電圧に対して正負が交互に繰り返される電圧を有していればよく、その波形は、正弦波形以外の交番波形であってもよい。たとえば交流電力は、その電圧波形が設定電圧に対して正負が交互に切換る矩形波形および三角波形となる場合も含む。また本発明において、直流電力は、設定電圧に対して一定の電圧でなくてもよい。

周波数変換部３０は、第１直流電力発生回路３２と、第１交番電力発生回路３３とを一対だけ含む。第１直流電力発生回路３２は、与えられる交流電力を直流電力に変換する交流変換用直流電力発生回路となる。また第１交番電力発生回路３３は、与えられる直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換する交流変換用交番電力発生回路となる。

このように交流変換装置２１において、周波数変換部３０は１つのみ設けられる。また周波数変換部３０には、第１直流電力発生回路３２と第１交番電力発生回路３３とが一対のみ設けられる。言換えると交流変換装置２１は、複数の直流電力発生回路および複数の交番電力発生回路が存在しない。周波数変換部３０は、変換した交流電力を電圧変換部３１に直接与える。

電圧変換部３１は、第１変圧回路３４を含む。第１変圧回路３４は、交流電力の電圧を予め定める電圧に変換する交流変換用変圧回路となる。第１変圧回路３４は、変圧器を含む。ただし第１変圧回路３４に含まれる変圧器は、１つであっても複数であってもよい。

商用電源２５は、液晶表示装置２０と接続されて、商用交流電力を第１直流電力発生回路３２に与える。第１直流電力発生回路３２は、商用交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を第１交番電力発生回路３３に与える。第１交番電力発生回路３３は、与えられる直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換し、変換した交流電力を第１変圧回路３４に与える。第１変圧回路３４は、与えられる交流電力を予め定める電圧の交流電力に変換し、変換した交流電力を変換交流電力として放電管２２に与える。

図３は、直流変換装置２３の構成を示すブロック図である。直流変換装置２３は、与えられる交流電力を予め定める電圧の直流電流に変換する。この場合、予め定める電圧は、直流駆動装置の駆動電圧と等しく決定される。たとえば直流駆動装置２４が、画像処理回路２４ａ，液晶ドライバ２４ｂおよびスピーカ２４ｃである場合、予め定める直流電圧は、一例として１２〜４０Ｖに設定される。

直流変換装置２３は、第２直流電力発生回路３５と、第２交番電力発生回路３６と、第２変圧回路３７と、第３直流電力発生回路３８とを含む。第２直流電力発生回路３５および第３直流電力発生回路３６は、与えられる交流電力を直流電力に変換する。第２直流電力発生回路３５は、直流変換用第１直流電力発生回路となり、第３直流電力発生回路３８は、直流変換用第２直流電力発生回路となる。第２交番電力発生回路３６は、与えられる直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換する直流変換用交番電力発生回路となる。第２変圧回路３７は、与えられる交流電力の電圧を変圧する直流変換用変圧回路となる。

商用電源２５は、直流変換装置２３と接続されて、商用交流電力を第２直流電力発生回路３５に与える。第２直流電力発生回路３５は、与えられる商用交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を第２交番電力発生回路３６に与える。第２交番電力発生回路３６は、与えられる直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換し、変換した交流電力を第２変圧回路３７に与える。第２変圧回路３７は、与えられる交流電力を予め定める電圧の交流電力に変換し、変換した交流電力を第３直流電力発生回路３８に与える。第３直流電力発生回路３８は、与えられる交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を変換直流電力として、各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃにそれぞれ与える。

図４は、交流変換装置２１の主要な構成を示す回路図である。本実施の形態では、第１直流電力発生回路３２は、整流器４０および平滑コンデンサ４１とによって構成されるコンデンサインプット型の整流平滑回路と、力率を改善する力率改善回路４２とを含んで実現される。力率改善回路４２は、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路と呼ばれる場
合もある。また本実施の形態では、整流器４０は、ダイオードを用いたブリッジ全波整流回路によって実現される。

整流器４０の２つの入力端子４３，４４は、商用電源の２つの出力端子４５，４６にそれぞれ接続される。整流器４０の一方の出力端子４７は、１つのライン４８，５４を介して、第１交番電力発生回路３３の一方の入力端子５５に接続される。また整流器４０の他方の出力端子５０は、他のライン５１，５８を介して第１交番電力発生回路３３の他方の入力端子５７に接続される。本実施の形態では、整流器４０と第１交番電力発生回路３３との間には、力率改善回路４２が介在される。また１つのライン４８，５４と他のライン５１，５８を接続する接続ライン２９が設けられ、接続ライン２９に平滑コンデンサ４１が直列に接続される。

具体的には、整流器４０の一方の出力端子４７は、第１ライン４８によって力率改善回路４２の一方の入力端子４９に接続される。また整流器４０の他方の出力端子５０は、第２ライン５１によって力率改善回路４２の他方の入力端子５２に接続される。力率改善回路４２の一方の出力端子５３は、第３ライン５４によって第１交番電力発生回路３３の一方の入力端子５５に接続される。また力率改善回路４２の他方の出力端子５６は、第４ライン５８によって第１交番電力発生回路３３の他方の入力端子５７に接続される。第１直流電流発生回路３２には、第３ライン５４と第４ライン５８とを接続する第１接続ライン２９が形成される。平滑コンデンサ４１は、第１接続ライン２９に介在され、第１接続ライン２９に直列に接続される。

整流器４０は、商用交流電力を全波整流し、その電力を力率改善回路４２に与える。力率改善回路４２は、整流器４０によって全波整流された直流電力に変換するときの力率を改善する。また本実施の形態では、力率改善回路４２は、商用電源から供給される交流電力の電圧よりも昇圧した直流電力を出力する。平滑コンデンサ４１は、整流器４０によって全波整流された直流電力を平滑化する。このようにして第１直流電力発生回路３２は、交流電力を整流平滑化した直流電力を生成し、生成した直流電力を第１電力発生回路３３に与える。

なお本実施の形態では、第１直流電力発生回路３５を、コンデンサインプット型整流平滑回路によって実現したが、コンデンサインプット型整流平滑回路に代えてチョークコイルインプット型整流平滑回路によって実現してもよいし、さらに他の整流回路によって実現してもよい。整流回路は、第１交番電力発生回路３３の構成に応じて最適なものが選択される。

第１交番電力発生回路３３は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路によって実現される。第１交番電力発生回路３３は、第１直流電力発生回路３２から与えられる直流電力を高周波交流電力に変換して、電圧変換部３１に与える。第１交番電力発生回路３３は、たとえばプッシュプル型、ハーフブリッジ型またはフルブリッジ型を用いることができる。なお第１交番電力発生回路３３が生成する交流電力の波形は、必ずしも正弦波形とする必要がなく、矩形波形であってもよい。

電圧変換部３１は、第１交番電力発生回路３３が生成した交流電力を変圧する第１変圧器Ｔ１と、第１変圧器Ｔ１によって変圧された交流電力をさらに変圧する第２変圧器Ｔ２，Ｔ３とを含んで構成される。第２変圧器Ｔ２，Ｔ３は、放電管２２毎に設けられる。なお、第１変圧器Ｔ１は、予め定められる安全規格に従って設計される。安全規格に従って第１変圧器Ｔ１は、その１次巻線６１と２次巻線６４との電気絶縁性能、耐圧性能および変換電圧などに関する条件が予め設定される。

各変圧器は、コイル状に延びる１次巻線と、コイル状に延びる２次巻線と、１次巻線および２次巻線をその中心軸線に沿って挿通するコアとを含む。コアは、磁性材料から成り、たとえば鉄心によって実現される。１次巻線に交流電流が流れることによって、コア内の磁束が変化し、これによって２次巻線に起電力が発生する。１次巻線と２次巻線の巻数比が調整されることによって、２次巻線に発生する起電力を１次巻線に与えられる電力に対して変圧することができる。

第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１の２つの端子６２，６３は、第１交番電力発生回路３３の２つの出力端子５９，６０にそれぞれ接続される。第１交番電力発生回路３３が交流電力を生成することによって、第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１には、交流電流が流れる。第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１と２次巻線６４との巻線比が予め設定されることによって、第１変圧器Ｔ１の２次巻線６４から予め定める電圧に変圧した交流電力を取出すことができる。なお、第１変圧器Ｔ１は、第１交番電力発生回路３３に応じて、センタタップを付加してもよい。

実際には、第１直流電力発生回路３２、第１交番電力発生回路３３および第１変圧器Ｔ１は、スイッチング電源回路のうち、一部の構成を除いた残余の構成によって実現可能である。スイッチング電源回路は、第１整流回路、ＤＣ/ＡＣ変換回路、変圧回路および第
２整流回路を含み、商用交流電源を直流電源に変換する電源回路である。すなわち本発明の実施の形態である第１直流電力発生回路３２、第１交番電力発生回路３３および第１変圧器Ｔ１は、スイッチング電源回路の第２整流回路を除いた残余の構成によって実現されてもよい。

第１変圧器Ｔ１の２次巻線６４の一方の端子６５は、第５ライン６６によって、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の１次巻線６７の一方の端子６８に接続される。また第１変圧器Ｔ１の２次巻線６４の他方の端子６９は、第６ライン７０によって、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の１次巻線６７の他方の端子７１に接続される。なお、図４には、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の２次巻線７３に存在するリーケージインダクタンスを符号７３ａとして示す。

複数の第２変圧器Ｔ２，Ｔ３が設けられる場合には、第５ライン６６および第６ライン７０は、複数に分岐してそれぞれの第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の１次巻線６７の２つの端子６８，７１に接続する。また第５ライン６６は、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の数に応じて分岐する分岐点１３０が形成される。

本実施の形態では、第５ライン６６のうち、分岐点１３０に対して第２変圧器Ｔ２，Ｔ３寄りとなる分岐部分６６ａ，６６ｂに、直流重畳防止用コンデンサ７２が直列にそれぞれ介在される。直流重畳防止用コンデンサ７２は、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の１次巻線６７を流れる電流の直流成分を除去するために設けられる。

第１変圧器Ｔ１の１次巻線６４に交番電流が流れて、第１変圧器Ｔ１の２次巻線６４が交流電力を取出すと、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の１次巻線６７には、交流電流が流れる。第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の１次巻線６７と２次巻線７３との巻線比が予め設定されることによって、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の２次巻線６４から予め定める電圧に変圧した交流電力を取出すことができる。第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の２次巻線６４から取出される交流電力は、放電管２２を駆動可能な変換交流電力である。

各第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の２次巻線７３の一方の端子７４は、第７ライン７５を介して対応する放電管２２の一方の端子７６に接続される。また各第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の２次巻線７３の他方の端子７７は、第８ライン７８を介して対応する放電管２２の他方の端子７９に接続される。本実施の形態では、電圧変換部３１には、対応する一対の第７ライン７５と第８ライン７８とを接続する第２接続ライン２８と、第２接続ライン２８に介在される波形整形用コンデンサ８０とをそれぞれ有する。波形整形用コンデンサ８０は、第２接続ライン２８に直列に接続される。

電圧変換部３１は、第１交番電力発生回路３３から与えられる高周波交流電力を、第１変圧器Ｔ１の２次巻線６４から降圧して取出す。電圧変換部３１は、第１変圧器Ｔ１の２次巻線６４から取出した交流電力を第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の２次巻線７３から昇圧して取出す。電圧変換部３１は、このようにして生成した変換交流電力を放電管２２に与える。

上述したように第１変圧器Ｔ１は、予め定められる安全規格に従って１次巻線６１と２次巻線６４とが電気的に絶縁されているので、交流変換装置２１は、商用電源に対して電気的に絶縁された交流電力を放電管２２に与えることができる。商用電源２５から第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１までプライマリ側とし、第２変圧器Ｔ２の２次巻線６４から放電管２２までをセカンダリ側とすると、液晶表示装置１のセカンダリ側における感電を防止することができる。

図５は、直流変換装置２３の主要な構成を示す回路図である。本実施の形態では、第２直流電力発生回路３５は、上述した交流変換装置２１の第１直流電力発生回路３２と同様の回路構成である。また第２交番電力発生回路３６は、上述した交流変換装置２１の第１交番電力発生回路と同様の回路構成である。また第２変圧回路３７は、上述した第１変圧器Ｔ１と同様の第３変圧器Ｔ４を有する。直流変換装置２３の回路構成のうち、交流変換装置２１と同じ回路構成によって実現される部分については、説明を省略し、交流変換装置２１の回路構成と同様の参照符号を付する。

第４変圧器Ｔ４の１次巻線６１の２つの端子６２，６３は、第２交番電力発生回路３６の２つの出力端子５９，６０にそれぞれ接続される。第２交番電力発生回路３６が交流電力を生成することによって、第３変圧器Ｔ４の１次巻線６１には、交流電流が流れる。第３変圧器Ｔ４の１次巻線６１と２次巻線６９との巻線比が予め設定されることによって、第３変圧器Ｔ４の２次巻線６４から予め定める電圧に変圧した交流電力を取出すことができる。第３変圧器Ｔ４の２次巻線６４の両端となる２つの端子６５，６９は、第３直流電力発生回路３８の２つの入力端子８１，８２にそれぞれ接続される。

第３直流電力発生回路３８は、センタタップ全波整流回路、センタタップなしの半波整流回路などによって実現され、第２交番電力発生回路３６の構成に応じて選択される。たとえば図５に示すように、第３直流電力発生回路３８がセンタタップ全波整流回路の場合、２次巻線６４のコイル形成部分の中間位置となるセンタ端子８３が第３直流電力発生回路３８の前述した２つの入力端子８１，８２以外となるセンタタップ用入力端子８４に接続される。

第３直流電力発生回路３８の一方の出力端子８５は、第９ライン８６を介して、各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃの一方の入力端子８７にそれぞれ接続される。また第３直流電力発生回路３８の他方の出力端子８８は、第１０ライン８９を介して、各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃの他方の入力端子９０にそれぞれ接続される。また直流変換装置２３は、第３直流電力発生回路３８によって生成される直流電力を平滑化する平滑コンデンサ９１を有してもよい。この場合、直流変換装置２３には、第９ライン８６と第１０ライン８９とを接続する第３接続ライン２７を有する。平滑コンデンサ９１は、第３接続ライン２７に介在され、第３接続ライン２７に直列に接続される。

直流変換装置２３は、整流器４０によって交流商用電源から与えられる供給交流電力を全波整流する。また力率改善回路４２によって全波整流した直流電力に変換するときの力率を改善するとともに、平滑コンデンサ４１によって平滑化して直流電力に変換する。そして第２交番電力発生回路３６によって、その直流電力を高周波交流電力に変換して、第３変圧器Ｔ４によって高周波交流電力を変圧する。そして変圧した交流電力を第３直流発生回路３８によって直流電力に変換して、所望の変換直流電力を生成する。そして生成した変換直流電力を各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃに与える。

このような直流変換装置２３は、たとえばスイッチング電源回路によって実現される。スイッチング電源回路は、基幹ユニットととして定着しており、商用電源から直流安定化電力を供給する機能を有する。なお、第３変圧器Ｔ４は、予め定められる安全規格に従って、１次巻線と２次巻線との絶縁のための条件が予め設定される。したがって直流変換装置２３は、商用電源に対して電気的に絶縁された直流電力を各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃに与えることができる。このように本発明の交流変換装置２１は、液晶表示装置２０のバックライト点灯用の放電管２２に関する電源装置およびインバータ装置とを複合した装置となる。

液晶表示装置２０は、表示画面の大型化および表示画面の輝度向上化が望まれる。この場合、液晶表示装置２０は、表示画面の大型化によって放電管２２が長尺化される。また表示画面の輝度向上化のために、より多くの放電管が設けられる。これらの場合、放電管２２の全体の消費電力が増加する。したがって液晶表示装置２０全体の消費電力のうち、放電管２２の占める消費電力が大きくなる。

実施の一形態である液晶表示装置２０に従えば、交流変換装置２１によってバックライト点灯用の放電管２２の交流電力を生成し、生成した電力を放電管２２に供給する。また直流変換装置２３によって直流電力を生成し、生成した電力を各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃに供給する。そして放電管２２に電力を供給するための交流用電力供給経路１０１と、各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃに電力を供給するための直流用電力供給径路１０２とがそれぞれ独立して設けられる。

直流用電力供給径路１０２と交流用電力供給径路１０１とが個別に設けられることで、放電管２２の大型化および増加にともなって、液晶表示装置２０の消費電力が増加しても直流変換装置２３に電力が集中することを防止することができる。したがって放電管２２の消費電力が増加しても、直流変換装置２３および各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃの許容電力を大きくする必要がなく、直流変換装置２３および各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃの大型化を防ぐことができる。

図６は、比較例の液晶表示装置２００を示すブロック図である。比較例の液晶表示装置２００は、放電管２２に電力を供給するための第１電力供給径路２０１と、各直流駆動装置２４ａ〜２４ｃに電力を供給するための第２電力供給径路２０２とが独立して設けられる。比較例の液晶表示装置２００は、電力系統を２系統に分けただけであって、第１電力供給径路２０１においては、従来技術と同様な直流変換装置３と、インバータ装置４とを備える。この場合には、第２電力供給径路２０２の直流変換装置２３の電力集中は防げるものの、上述した従来技術と同様の問題が生じる。

すなわち比較例の液晶表示装置２００は、図２３に示すように商用電源２５から与えられる交流電力を放電管２２が駆動可能な電力に変換するために、第１直流電力発生回路１０、第１交番電力発生回路１１、第１変圧回路１２、第２直流電力発生回路１３、第２交番電力発生回路１４および第２変圧回路１５を介する必要があり、変換工程が多く電力損失が大きい。この変換工程の多さに起因する電力損失は、放電管全体の電力消費が大きくなるにつれて顕著となる。

表示画面大型化および輝度向上化にともなって放電管２２の全体の消費電力が増加した場合、液晶表示装置２０全体の消費電力のうち、放電管の駆動に関する電力変換損失の占める割合が大きくなる。従来技術の液晶表示装置１および比較例の液晶表示装置２００は、上述したように放電管２２の駆動に関する電力変換効率が低く、表示画面の大型化および輝度向上化に関して不利となる。

これに対して本発明の液晶表示装置２０は、図２に示すように商用電源２５から与えられる交流電力を放電管２２の駆動可能な電力に変換するために、第１直流電力発生回路３２、第１交番電力発生回路３３および第１変圧回路３４を介するだけでよい。言換えると、従来技術の液晶表示装置１における第２直流電力発生回路１３、第２交番電力発生回路１４を省くことができる。

詳細に説明すると本実施の形態では、図４に示すように、第１変圧器Ｔ１と第２変圧器Ｔ２とが直接接続される。第１変圧器Ｔ１は、図２３に示す従来技術の液晶表示装置１の第１変圧回路１２に相当する。また第２変圧器Ｔ２は、図２３に示す従来技術の液晶表示装置１の第２変圧回路１５に相当する。このように第１変圧器Ｔ１の交流出力で、第２変圧器Ｔ２を直接接続して駆動することで、第１変圧器Ｔ１の交流出力を直流電力に変換する整流回路（第２直流電力発生回路１３）を不要にすることができる。また整流回路（第２直流電力発生回路１３）から出力される直流電力をさらに交番電圧に変換するスイッチング回路（第２交番電力発生回路１４）を不要にすることができる。これによって駆動システムにおける電力損失を低減することができるとともに、小形化および製造費の低減化を実現することができる。なお、第１変圧器Ｔ１と第２変圧器Ｔ２とを合わせた１つの複合変圧器を用いてもよい。これによって図２３に示す従来技術の液晶表示装置１の第２変圧回路１５に相当する回路を省くことができる。

これによって本発明の液晶表示装置２０は、従来技術に比べて放電管２２の駆動に関する電力変換工程を減らすことができ、放電管２２に電力を供給するための電力変換にかかる電力損失を低減することができる。なお、本発明の液晶表示装置２０は、放電管２２の消費電力が大きくなる場合に特に効果的である。

たとえば放電管２２の駆動電力を７０Ｗとした場合、商用電源２５から入力される商用交流電力から放電管２２に供給する電力を減算した電力を内部損失電力とすると、比較例の液晶表示装置２００では、その内部損失電力は約２３Ｗである。これに対して本発明の液晶表示装置２０では、その内部損失電力は約１５Ｗである。したがって本発明の液晶表示装置２０は、比較例の液晶表示装置２００に比べて８Ｗの損失電力低減を図ることができる。たとえば大型の液晶モニタを有するテレビでは、放電管２２の駆動電力が６０〜１００Ｗ以上であり、本発明の効果を十分に達成することができる。

また本発明の液晶表示装置２０は、比較例の液晶表示装置２００に比べて一部の回路１３，１４，１５を省くことができるので、部品点数を低減することができる。これによって半導体パワーデバイスを大幅に削減することができ、液晶表示装置２０を安価に製造するとともに液晶表示装置２０の小型化に寄与することができる。

また液晶表示装置２０は、各電力供給径路１０１，１０２を２系統に分けることによって、直流変換装置２３の電力集中を防ぎ、直流変換装置２３の発熱を抑制することができる。また交流変換装置２１の変換効率の改善、すなわち変換損失を減らすことによって、交流変換装置２１の発熱も抑制することができる。これによって交流変換装置２１および直流変換装置２３の発熱に起因する液晶表示装置２０の損傷を防止することができ、信頼性を向上することができる。

液晶表示装置２０の有する液晶モニタは、フラットパネルディスプレイと称される場合がある。この場合、表示画面の大型化の他に薄型化に形成されることが望まれる。液晶表示装置２０が薄型化される場合、その内部空間が狭くなる。したがって内部空間の熱の対流が小さくなるとともに、交流変換装置２１および直流変換装置２３の配置位置が制限される。本発明では、各変換装置２１，２３が他の駆動装置と比較的近い位置に配置された場合であっても、上述したように各変換装置２１，２３の発熱量を抑制することができるので、各変換装置２１，２３の発熱に起因する他の駆動装置の誤動作を効果的に防止することができる。

たとえば大型液晶であることと高輝度化を目的として、図２１に示すように、直下型のバックライト構造で液晶表示基板の背面に複数の冷陰極放電管を配置する場合、冷陰極放電管によって生じた熱は、金属シャーシに伝導し、液晶表示装置の内部空間の温度が上昇する。これによって本発明の交流変換装置２１は、過酷な温度環境で用いられることになる。冷陰極放電管の熱損失は大きい。たとえば陰極降下電圧は、むしろ熱陰極放電管に比べて大きく、１００Ｖｒｍｓ〜１５０Ｖｒｍｓといわれる。この陰極降下電圧に管電流の数ｍＡが流れて電極損失となる。この電極損失に冷陰極放電管の本数分乗算した電力損失が放電管全体の損失となる。本発明では、交流変換装置２１を小型化することによって、可及的に内部空間の熱の対流を大きくし、冷陰極放電管による温度上昇を低減している。

また本実施の形態では、図４および図５に示すように、第１直流電力発生回路３２と第２直流電力発生回路３５とは、同じ回路構成によって実現される。また第１交番電力発生回路３３と第２交番電力発生回路３６とは、同じ回路構成によって実現される。また第１変圧器Ｔ１と第３変圧器Ｔ４とは、同じ回路構成によって実現される。第１直流電力発生回路３２と第２直流電力発生回路３５とを別体に設けることによって、液晶表示装置２０の発熱源を分散させることができる。これによって液晶表示装置２０に与えられる電力が大きい場合であっても、発熱による不具合を防止することができる。

すなわち交流変換装置２１は、直流変換装置２３と同様な回路部分が存在する。したがって直流変換装置２３の回路部品を転用することによって、交流変換装置２１の一部を構成することができる。これによって製造コストを低減することができるとともに、交流変換装置２１および直流変換装置２３を構成する回路部品の在庫管理を簡単化することができる。

また第１直流電源発生回路３２、第１交番電力発生回路３３および第１変圧器Ｔ１から成る合成回路は、スイッチング電源回路のうち一部の回路部分を除いた残余の回路部分によって実現可能である。また直流変換装置２３もまた既存のスイッチング電源回路によって実現可能である。これによって本発明の液晶表示装置２０を容易に実現することができる。

なお、上述した第１直流電力発生回路３２と第２直流電力発生回路３５とが同じ回路構成によって実現されるとしたが、それぞれの用途に応じて第１直流電力発生回路３２と第２直流電力発生回路３５との回路構成がそれぞれ異なってもよい。また後述するように、第１直流電力発生回路３２と第２直流電力発生回路３５とが１つの回路によって兼用される構成であってもよい。同様に、第１交番電力発生回路３３と第２交番電力発生回路３６とについても、同じ回路構成で実現されてもよく、またそれぞれの用途に応じて異なる回路構成によって実現されてもよい。

また直流重畳防止用コンデンサ７２が、第５ライン６６のうち分岐部分６６ａ，６６ｂに直列に接続される。これによって第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の１次巻線６７に流れる電流の直流成分が除去される。そして第２変圧器Ｔ２，Ｔ３に直流重畳が生じることを防ぐことができる。これによって第１交番電力発生回路３３が生成する交流電力の波形のうちプラス側波形とマイナス側波形とに偏りがある場合であっても、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の磁束密度に偏りが生じることを防ぐことができる。これによって第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の磁気的飽和を防ぎ、液晶表示装置２０を構成する各回路に過剰な電流が流れることを防ぐことができる。

これによって液晶表示装置２０の破損を防いで信頼性を向上することができる。なお本実施の形態では、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３に直流重畳防止用コンデンサ７２が設けられたが、第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１に流れる電流の直流成分を除去するための直流重畳防止コンデンサが設けられてもよい。

第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の２次巻線７３には、リーケージインダクタンス７３ａが設けられる。これによって電圧変換部３１は、リーケージインダクタンス７３ａと波形整形用コンデンサ８０とによって、Ｌ・Ｃ直列共振回路を構成する。言換えるとローパスフィルタ回路部分を構成する。これによって第７ライン７５および第８ライン７８を流れる電流の高調波成分を減衰させることができる。さらにコンデンサ８０の静電容量と、２次巻線７３のインダクタンス値とを適切に設定することによって、第１交番電力発生回路３３が矩形波形の電力を出力しても、放電管２２に与える交流電圧の波形を正弦波波形に近づけることができる。また実際には、各放電管２２と近接導体との間に寄生容量が存在するので、第２接続ライン２８と波形整流用コンデンサ８０とが設けられなくても、前記寄生容量と、リーケージインダクタンス７３ａとによってローパスフィルタを実現してもよい。

放電管２２は、正弦波波形の交流電圧が印加されることによって安定的に駆動する。したがって上述したように放電管２２寄りにローパスフィルタを構成することによって、第１交番電力発生回路３３から放電管２２までに高調波成分が重畳したとしても、また第１交番電力発生回路３３が矩形波形の交番電力を出力したとしても、放電管２２の動作を安定させることができる。

また第１直流電力発生回路３２は、第１交番電力発生回路３３および電圧変換部３１の許容耐圧値以下である限り、可及的に高い電圧の直流電力に変換することが好ましい。これによって放電管２２に設定される駆動電力を与えるために、第１交番電力発生回路３３および電圧変換部３１に流れる電流を低減することができ、第１直流電力発生回路３２の許容電流を低下することができる。流れる電流を低減することによって、各回路の発熱を抑制することができる。また図４に示すように、１つの第１交番電力発生回路３３によって複数の放電管２２に電力を与えることができ、さらに回路部品を減らして安価に製造することができる。

また本実施の形態の交流変換装置２１は、商用交流電力を周波数変換部３０によって高周波電力に変換した後、周波数変換部３０で変換された高周波交流電力の電圧を電圧変換部３１によって変圧する。この順番で商用交流電力を目的とする周波数および電圧の電力に変換することで、第１変圧器Ｔ１を小型化することができる。

具体的には、変圧器の１次巻線に交番電圧を印加した場合に発生する磁束密度は、以下の式によって表わされる。
ｎ ≧ Ｖ_ｉｎ×Ｔ_ｏｎ×１０^９／（２×Ｓ×ΔＢ_ｍ）

なお、ｎは１次巻線の巻線数、Ｖ_ｉｎは、１次巻線に与えられる交番電圧、Ｔ_ｏｎは巻線導通時間、Ｓはコアの断面積、ΔＢ_ｍは、磁束密度である。

上式から、コアの断面積Ｓおよび磁束密度ΔＢ_ｍを一定とすれば、巻線導通時間Ｔ_ｏｎが大きい、すなわち交番電圧の周波数が低い場合には、巻線数ｎを大きくする必要があり、変圧器が大型化することを意味する。また巻線導通時間Ｔ_ｏｍを小さく、すなわち交番電圧の周波数を高くすれば、巻線数ｎが小さくてすみ、変圧器を小型化することができる。

したがって商用周波数５０〜６０Ｈｚよりも３桁高い数１０ｋＨｚで駆動することによって、第１変圧器Ｔ１の巻線数ｎと、コア断面積Ｓと、磁束密度ΔＢ_ｍとを小さくすることができ、第１変圧器Ｔ１の小型化を実現することができる。また商用交流電力を一度直流電力に変換することによって、数１０ｋＨｚの高い周波数に容易に変換することができる。なお可能であれば、商用交流電力の電圧を電圧変換部３１によって変圧した後、その変圧された交流電圧の周波数を周波数変換部３０によって変換してもよい。

図７は、第１直流電力発生回路３５の一例を示す回路図である。また図８は、第１直流電力発生回路３５の出力電圧波形を示すグラフである。第１直流電力発生回路３５は、整流器４０と、力率改善回路４２と、平滑フィルタ４１とを含んで、アクティブフィルタ回路を構成する。アクティブフィルタ回路は、力率改善とともに高調波電流を低減することができる。さらに図７に示すアクティブフィルタ回路は、与えられる入力電力の電圧が変動しても出力する出力電力の出力電圧を安定化する機能を有する。

具体的には、アクティブフィルタ回路は、昇圧チョッパ機能を有する。昇圧チョッパ回路は、図７に示すように平滑コンデンサ４１、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｔｒ１および制御ＩＣ１（Integrated Circuit）を含んで構成される。昇圧チョッパ回路は、制御ＩＣ１によってスイッチング素子のオンオフ比が調整される。本実施の形態では、スイッチング素子Ｔｒ１は、ＭＯＳ（Metal Oxided Semiconductor、金属酸化膜半導体）電界効果トランジスタと、そのトランジスタに逆並列に接続される帰還ダイオードとによって実現される。

力率改善回路４２は、一方の入力端子４９と一方の出力端子５３とを接続する第１１ライン１０３と、他方の入力端子５２と他方の出力端子５６とを接続する第１２ライン１０４とを有する。インダクタＬ１は、第１１ライン１０３に直列に接続される。またダイオードＤ１は、インダクタＬ１よりも一方の出力端子５３寄りで第１１ライン１０３に直列に接続される。

また第１１ライン１０３は、インダクタＬ１とダイオードＤ１との間に接続点１０５が設けられる。力率改善回路４２は、第１１ライン１０３の接続点１０５と第１２ライン１０４とを連結する第１３ライン１０６を有する。スイッチング素子Ｔｒ１は、第１３ライン１０６に介在される。スイッチング素子Ｔｒ１は、オン状態で第１３ライン１０６を接続状態として第１１ライン１０４と第１２ライン１０５とを短絡させる。またスイッチング素子Ｔｒ１は、オフ状態で、第１３ライン１０６を遮断状態として第１１ライン１０４と第１２ライン１０５とを開放させる。

制御ＩＣ１は、インダクタＬ１に流れる電流波形に基づいて、スイッチング素子Ｔｒ１のオンオフ比を調整する。これによってアクティブフィルタ回路は、インダクタＬ１に流れる電流波形を、整流器４０の出力電圧波形に相似させることができ、第１直流電力発生回路３２の力率をほぼ１とすることができる。

力率をほぼ１とすることによって商用交流電源は、液晶表示装置２０を駆動させるために、液晶表示装置２０の消費電力を超える余分な供給能力を必要としない。したがって交流電源は、液晶表示装置２０の消費電力に見合った供給交流電力を供給する供給能力を有するだけでよい。これによって液晶表示装置２０は、電力供給能力の低い交流電源であっても電力供給源として用いることができる。

力率改善回路を設けない場合には、力率が０．５〜０．６程度と低い。この場合、商用電源の送電系には高調波歪が発生し、送電系統に障害が発生する場合がある。したがって各国では、送電系に障害が発生することを防止するために、力率を向上する規制化傾向がある。日本では、通産省資源エネルギー庁から家電汎用高調波抑制ガイドラインに基づいて、自主規制が行われている。また欧州では、ＩＥＣ１０００−３−２（International Electrotechnical Commission）などの安全基準が示されている。

また図７に示すように、制御ＩＣ１は、第１直流電圧発生回路３２の２つの出力端子５３，５６間の電位差に基づいて、スイッチング素子Ｔｒ１のオンオフ比を調節する。これによってアクティブフィルタ回路は、与えられる交流電力が電圧変動した場合であっても、安定した電力を出力することができる。図８に示すように、たとえばアクティブフィルタ回路は、商用電圧の実効値が１００〜２４０Ｖｒｍｓに変動しても、第１直流電圧発生回路３２から出力して第１交番電力発生回路３３に与える直流電流の電圧を３８０Ｖに維持することができる。なお、アクティブフィルタ回路が出力可能な電圧は、入力される商用電源電圧のルート２倍（商用電源電圧×√２）以上であれば任意に設定可能である。

このように供給される交流電力が変動しても第１交番電力発生回路３３に与える電力を安定化する機能を力率改善回路４２が持ち合わせることで、第１交番電力発生回路３３の制御負担を軽減することができる。

図９は、第１交番電力発生回路３３の一例を示す回路図である。また図１０は、第１変圧器Ｔ１の出力電圧波形を示すグラフである。第１交番電力発生回路３３は、コンデンサＣ２と、２つのスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３と、制御ＩＣ２とを含んで、プッシュプル型交流変換回路を実現する。本実施の形態では、２つのスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３は、エンハンスメント型ＭＯＳトランジスタと、そのトランジスタに逆並列に接続される帰還ダイオードとによって実現される。第１交番電力発生回路３３は、回路自体が転流能力を有し、任意の周波数を持つ交流を発生可能な自励インバータ回路である。

第１交番電力発生回路３３は、センタタップが形成され、２つの入力端子５５，５７と、２つの両端出力端子５９，６０と、センタ出力端子１０７とを有する。第１交番電力発生回路３３は、一方の入力端子５５とセンタ出力端子１０７とを接続する第１４ライン１０８と、他方の入力端子５７と２つの両端出力端子５９，６０とを接続する第１５ライン１０９とを有する。第１５ライン１０９は、分岐点１１０が形成され、分岐点１１０から２つに分岐する分岐部分１０９ａ，１０９ｂが形成される。一方の分岐部分１０９ａは、両端出力端子５９，５０のうち一方５９に連なり、他方の分岐部分１０９ｂは、両端出力端子５９，６０のうち他方６０に連なる。

スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３は、第１５ライン１０９のそれぞれの分岐部分１０９ａ，１０９ｂにそれぞれ直列に接続される。一方のスイッチング素子Ｔｒ２は、オン状態で対応する第１５ライン１０９の分岐部分１０９ａを接続状態として、他方の入力端子５７と分岐部分１０９ａに連なる両端出力端子５９とを短絡させる。一方のスイッチング素子Ｔｒ２は、オフ状態で対応する第１５ライン１０９の分岐部分１０９ａを遮断状態として、他方の入力端子５７と分岐部分１０９ａに連なる両端出力端子５９とを開放させる。他方のスイッチング素子Ｔｒ３についても同様である。

第１交番電力発生回路３３は、各スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３よりも出力端子寄りで、第１５ライン１０９の分岐部分１０９ａ，１０９ｂを接続する第４接続ライン１１１を有する。コンデンサＣ２は、第４接続ライン１１１に介在され、第４接続ライン１１１に直列に接続される。制御ＩＣ２は、予め定める周波数となるように、２つのスイッチンス素子Ｔｒ２，Ｔｒ３を連動させて、そのオンオフ比を調整する。制御ＩＣ２は、２つのスイッチング素子Ｔｒの一方をオン状態とした場合には、他方をオフ状態とする。なお、上述した力率改善回路用の制御ＩＣ１と第１交番電力発生回路用の制御ＩＣ２とは、それぞれ独立して設けられる。

このような第１交番電力発生回路３３を用いた場合、第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１は、２つの両端入力端子６２，６３とセンタ入力端子１１３とを有する。１次巻線６１の両端入力端子６２，６３は、コイル状部分の両端に接続され、センタ入力端子１１３は、コイル状部分のほぼ中間に接続される。

１次巻線６１の両端入力端子６２，６３のうち一方６２は、第１交番電力発生回路３３の両端出力端子５９，６０のうち一方５９に接続される。また１次巻線６１の両端入力端子６２，６３のうち他方６３は、第１交番電力発生回路３３の両端出力端子５９，６０のうち他方６０に接続される。また第１変圧器Ｔ１のセンタ入力端子１１３は、第１交番電力発生回路３３のセンタ出力端子１０７に接続される。

制御ＩＣ２が２つのスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３のオンオフ状態を交互に切換えることによって、第１５ライン１０９の分岐部分１０９ａ，１０９ｂに交互に電流が流れ、第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１に流れる電流の向きを切換える。制御ＩＣ２が、予め定める周期で各スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３のオンオフ状態を切換えることによって、第１変圧器Ｔ１の巻線６１に交番電流を与えることができる。また商用交流電圧に比べて高電圧の直流電力をスイッチングすることによって、第１交番電力発生回路に流れる電流を小さくすることができ、第１交番電力発生回路３３における電力損失を低減することができる。

第１交番電力発生回路３３は、第１直流電力発生回路３２によって出力される高電圧、たとえば３８０Ｖの直流電力が与えられて、その直流電力を高周波の交流電力に変換する。第１交番電力発生回路３３には、商用交流電力よりも昇圧された電力が与えられる。したがって第１交番電力発生回路３３には、直流数百Ｖをスイッチング可能な高い耐圧性能が要求される。

本実施の形態では、第１交番電力発生回路３３には、第１直流電力発生回路３２から１４０Ｖ〜３８０Ｖの直流電圧が与えられる。したがって第１交番電力発生回路３３は、５００Ｖ〜７００Ｖの耐圧性能が要求される。また本実施の形態では、第１交番電力発生回路３３は、放電管２２の安定点灯と良好な液晶画質とを保つために、直流電力を３５ｋＨｚ以上７０ｋＨｚ以下の周波数、たとえば４０ｋＨｚの交流電力に変換する。

第１交番電力発生回路３３から出力される交流電力の電圧波形は、矩形波形となる。第１変圧器Ｔ１は、第１交番電力発生回路３３から与えられる交流電力を０．０３５〜０．０７倍に降圧する。これによって図１０に示すように、第１変圧器Ｔ１から出力される電力の電圧波形は、１２〜４０Ｖ0-Pの交番波形、たとえば１２Ｖと−１２Ｖとで交番する矩形波形となる。そして第１変圧器Ｔ１は、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３に変圧した電圧を与える。

第１変圧器Ｔ１は、上述したように予め定められる安全規格に従って設計される。たとえば１次巻線と２次巻線との間の電気絶縁機能は、米国では、ＵＬ１９５０（
Underwriters Laboratories Inc.）、日本では、電気用品安全法、国際規格では、ＩＥＣ９５０（International Electrotechnical Commission）などの安全規格に定められる基
準に適合する必要がある。第１変圧器Ｔ１は、これらの規格に従って、空間距離、沿面距離および絶縁耐圧試験を満足する構造である必要がある。この目的は、商用電源から人体を感電事故から防止することと、漏電による地絡事故を防止することなどである。このように第１変圧器Ｔ１には、重要な安全構造が要求される。

たとえば国内では、安全規格上の耐圧性能は、１０００Ｖ〜１２００Ｖであって、海外では、４４００Ｖの場合もある。本発明では、第１変圧器Ｔ１は、直流変換装置２３の第３変圧器Ｔ４と同様のものを用いることができる。

第２変圧器Ｔ２，Ｔ３は、第１変圧器Ｔ１から出力される電力の電圧を４２〜８４倍に昇圧し、放電管２２が駆動可能な電圧、たとえば実効値が１０００Ｖｒｍｓの交流電力を生成する。そして第２変圧器Ｔ２，Ｔ３は、昇圧した電力を放電管２２に与える。第２変圧器Ｔ２，Ｔ３は、既に第１変圧器Ｔ１によって商用電源から絶縁されたセカンダリ側に設けられるので、第１変圧器Ｔ１に要求される安全規格上の絶縁構造などが要求されない。ただし、第２変圧気Ｔ２，Ｔ３の２次巻線に与えられる電圧が、１０００Ｖｒｍｓ〜１５００Ｖｒｍｓであることから、放電による機能障害や劣化等に耐え得る耐電圧構造に設定される。

なお、上述したように第１直流電力発生回路３２、第１交番電力発生回路３３および第１変圧器Ｔ１は、スイッチング電源回路の一部の構成を除いた残余の構成によって実現可能である。したがって既に実用化されているスイッチング電源回路を用いて、第１直流電力発生回路３２、第１交番電力発生回路３３および第１変圧器Ｔ１を製造することによって、１つのユニットとして極めて容易に構成することができる。このように第１変圧器Ｔ１が既存のスイッチング電源回路から転用されることで、液晶表示装置２０を安全規格に則するとともに安価でかつ容易に取得することができる。

また第１変圧器Ｔ１によって電圧を降圧する理由は、安全規格上の安全電圧以下にするためである。したがって何らかの方法で安全規格に適合することが可能な場合、電圧変換部３１は、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３を省略して、第１変圧器Ｔ１から昇圧した電力を放電管２２に直接与えてもよい。

また上述した本発明の液晶表示装置２０の回路構成は、本発明の一例示であって、同様の機能を有する等価回路によって実現されてもよい。たとえば部品点数の省略化のために交流変換装置２１と直流変換装置２３とを類似する構成によって実現したが、交流変換装置２１の回路構成を直流変換装置２３に対して大きく変更してもよい。たとえば図９、図１４、図１６にそれぞれ異なる回路構成の交番電力発生回路３３、３３Ａ、３３Ｂを示したが、第１交番電力発生回路３３と、第２交番電力発生回路３６とで異なる回路構成によって実現してもよい。

また本実施の形態の交流変換装置２１は、力率改善回路４２、直流重畳防止用コンデンサ７２および波形整形用コンデンサ８０を有するが、本発明に必須の構成ではなく、これらが省略されてもよい。この場合、整流器４０の２つの出力端子４７，５０が第２交番電力発生回路３６の２つの入力端子５５，５７に直接接続される。

また図１などには、２つの放電管２２を示したが、放電管２２の数については限定しない。したがって第１交番電力発生回路３３の電力供給能力の許容する範囲で、１つの第１交番電力発生回路３３に対して２つ以上の放電管２２を接続してもよい。また１つの液晶表示装置２０に対して、複数の交流変換装置２１が設けられてもよい。また本発明の交流変換装置２１は、少なくとも第１直流電力発生回路３２と第１交番電力発生回路３３に関して一対のみ含まれる構成であって、交流変換装置２１に含まれる第１直流電力発生回路３２と第１交番電力発生回路３３以外の構成については限定しない。

また本実施の形態では、端子間を接続する配線をラインと称して説明したが、ラインを介さずに直接素子同士が接続されていてもよい。また直流駆動装置２４の例示として画像処理回路２４ａ、液晶ドライバ２４ｂ、スピーカ２４ｃを示したが、直流駆動装置２４は、これらに限定されず他の装置であってもよい。

また本実施の形態では、交流変換装置２１の第１直流電力発生回路３２と直流変換装置２３の第２直流電力発生回路３５とは、それぞれ独立して設けられる。各直流電力発生回路３２，３５は、全波整流回路とＰＦＣ回路とをそれぞれ含む。本発明の他の形態として第１直流電力発生回路３２と第２直流電力発生回路３５とを共通化してもよい。この場合、共通化した直流電力発生回路に、第１交番電力発生回路３３と、第２交番電力発生回路３５とが並列にそれぞれ接続される。すなわち共通化した直流電力発生回路の各出力端子が、第１交番電力発生回路３３および第２交番電力発生回路３５の各入力端子に接続される。これによってさらに部品点数を減らすことができる。

図１１は、本発明の他の実施の形態である交流変換装置２１Ａの主要な構成を示すブロック図である。交流変換装置２１Ａは、図５に示す交流変換装置２１と類似しており、電圧変換部３１Ａの一部が異なる。したがって図５に示す交流変換装置２１と同様の構成を示す部分については、同様の参照符号を付して説明を省略する。

電圧変換部３１Ａは、図５に示す電圧変換部３０と比較して、周波数変換部３０から出力される交流電力に含まれる周波数成分のうち、高調波成分を減衰させるフィルタ回路部分１２０をさらに有する。またこの電圧変換部３１Ａは、図５に示す波形整形用コンデンサ８０および第２接続ライン２８がなくてもよい。

フィルタ回路部分１２０は、インダクタ１２１と、コンデンサ１２２と、第５接続ライン１２３とを有する。インダクタ１２１は、分岐前の第５ライン６６に介在され、第５ライン６６に直列に接続される。第５接続ライン１２３は、分岐前の第５ライン６６と分岐前の第６ライン７０とを接続する。コンデンサ１２２は、第５接続ライン１２３に介在され、第５接続ライン１２３に直列に接続される。すなわちフィルタ回路部分１２０は、ローパスフィルタ回路を実現する。これによって第１トランスの２次巻線６４で発生する電力のうち、高調波成分を除去することができる。このようにフィルタ回路部分１２０によって交流電力の高調波を減衰することによって、不要放射ノイズの発生を低減することができ、液晶表示装置２０が他の電子機器に与えるノイズを低減することができる。

またコンデンサ１２２の静電容量と、インダクタ１２１のインダクタンスを適切に設定することによって、第１交番電力発生回路３３が矩形波形の電力を出力しても、放電管２２に与える交流電圧の波形を正弦波波形に近づけることができ、放電管２２を安定的に駆動させることができる。

図１２は、本発明のさらに他の実施の形態である交流変換装置２１Ｂの主要な構成を示すブロック図である。交流変換装置２１Ｂは、図４に示す交流変換装置２１と類似しており、周波数変換部３０Ｂおよび電圧変換部３１Ｂの一部が異なる。したがって図５に示す交流変換装置２１と同様の構成を示す部分については、同様の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

交流変換装置２１Ｂは、図４に示す交流変換装置２１と同様に、第１変圧器Ｔ１の２次巻線６４に発生した正負対称の交番電圧で、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の１次巻線６７を直接駆動することによって、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３から高圧電力を発生させて放電管２２を発光させる。

電圧変換部３１Ｂは、図５に示す電圧変換部３０と比較して、管電流検出回路９９および絶縁フォトカプラ９８をさらに含む。管電流検出回路９９は、放電管２２に流れる管電流を検出し、その検出電流を表わす管電流信号を生成する。管電流検出回路は、一部または全ての放電管を流れる管電流に基づいて、管電流信号を生成する。絶縁フォトカプラ９８は、光信号を介して電気信号を伝達する素子であって、入力信号と出力信号とが電気的に絶縁されている。

管電流検出回路９９は、たとえば第８ラインに介在される。管電流検出回路は、検出した管電流信号を第１交番電力発生回路３３に与える。第１交番電力発生回路３３は、管電流検出回路９９から与えられる管電流信号に基づいて、誤差増幅してスイッチング素子のオンオフ比を負帰還制御（フィードバック制御）する。

具体的には、管電流信号と予め定める目標値との誤差量を決定する。そして誤差量に予め定める制御ゲインを乗算して、その値に基づいてスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse
Width Modulation）制御またはＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御してそのオンオフ比を調整する、または周波数を可変する。これによって第１変圧器Ｔ１の２次側巻線６４で発生する電圧時比率（Duty）または周波数を調整することができ、放電管２２を流れる管電流を安定化することができる。

さらに本実施の形態では、管電流信号は、管電流検出回路９９から絶縁フォトカプラ９８を介して、第１交番電力発生回路３３に与える。絶縁フォトカプラ９８を介することによって、プライマリ側とセカンダリ側との絶縁性を維持することができる。

このように本実施の形態では、第１交番電力発生回路３３、第１変圧器Ｔ１、第２変圧器Ｔ２Ｔ３、放電管２２、管電流誤差検出回路９９および絶縁フォトカプラ９８によって負帰還ループを構成する。なお、第１交番電力発生回路３３は、ハーフブリッジ型、フルブリッジ型、プッシュプル型を問わず、所望の交番電圧を発生可能であればどのような回路構成であってもよい。

また上述した形態では、管電流信号を用いて第１交番電力発生回路３３を負帰還制御したが、第１交番電力発生回路３３の制御に換えて、力率改善回路４２を負帰還制御してもよい。この場合、管電流検出回路９９は、検出した管電流を表わす管電流信号を力率改善回路４２に与える。力率改善回路４２は、管電流検出回路９９から与えられる管電流信号に基づいて、スイッチング素子のオンオフ比を負帰還制御（フィードバック制御）する。

具体的には、管電流信号と予め定める目標値との誤差量を決定する。そして誤差量に予め定める制御ゲインを乗算して、その値に基づいてスイッチング素子をＰＷＭ制御またはＰＦＭ制御してオンオフ比を設定する。これによって第１変圧器Ｔ１の２次側巻線６４で発生する電圧振幅を調整することができ、放電管２２を流れる管電流を安定化することができる。このような管電流を検出して、第１交番電力発生回路３３または力率改善回路４２を制御する構成は、図１１に示す実施の形態にも、さらに他の実施の形態にも適用可能である。なお、管電流検出回路９９から力率改善回路４２に管電流信号を与える場合については、第１直流電力発生回路３２と第２直流電力発生回路３５とが、共通化することができず、それぞれ独立して設けられる。

図１３は、本発明のさらに他の実施の形態である交流変換装置２１Ｃの主要な構成を示すブロック図である。交流変換装置２１Ｃは、図１２に示す交流変換装置１２Ｂと類似しており、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３の構成が異なる。したがって図１２に示す交流変換装置１２Ｂと同様の構成を示す部分については、同様の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

交流変換装置２１Ｃの第２変圧器Ｔ２，Ｔ３は、電磁トランスに換えて、圧電トランスを用いてもよい。圧電トランスＴ１２，Ｔ１３は、圧電素子による伸び縮みの際のエネルギー伝播を利用して、電気エネルギーを機械振動エネルギーに変換し、機械振動エネルギーを再び電気エネルギーに変換して、入出力電圧の比となる昇圧比を得ているトランスである。上述した圧電トランスのエネルギー伝播には、主に共振周波数が利用される。なお、図１２に示す交流変換装置以外の他の回路構成、たとえば図４、図１１に示す交流変換装置１２，１２Ａについても、電圧変換部３１に圧電トランスＴ１２，Ｔ１３を用いた場合も本発明に含まれる。圧電トランスによって第２変圧器が実現されることによって、薄型小形化、不燃性、構造の簡単化、高効率化を実現することができる。

図１４は、本発明の他の実施の形態である第１交番電力発生回路３３Ａを示す回路図である。また図１５は、第１変圧器Ｔ１の出力電圧波形を示すグラフである。他の実施の形態の第１交番電力発生回路３３Ａは、２つのスイッチング素子Ｔｒ４，Ｔｒ５と、制御ＩＣ３とを含み、ハーフブリッジ型交流変換回路を実現する。

第１交番電力発生回路３３Ａは、図９に示す第１交番電力発生回路３３と同様に、制御ＩＣ３が２つのスイッチング素子Ｔｒ４，Ｔｒ５のオンオフ状態を交互に切換えることによって、第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１に流れる電流を変化させる。制御ＩＣ３が、予め定める周期で各スイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５のオンオフ状態を切換えることによって、第１変圧器Ｔ１の巻線６１に交番電流を与えることができる。第１交番電力発生回路３３Ａから出力される交流電力の電圧波形は、矩形波形となる。

これによって図１５に示すように、第１変圧器Ｔ１から出力される電力の電圧波形は、予め定める電圧で交番する矩形波形となる。なお図１２、図１３に示すように、制御ＩＣ３は、管電流検出回路９９から管電流信号が与えられてもよい。この場合制御ＩＣ３は、管電流信号に基づいてスイッチング素子Ｔｒ４，Ｔｒ５のオンオフ比を負帰還制御してもよい。

図１６は、本発明のさらに他の実施の形態である第１交番電力発生回路３３Ｂを示す回路図である。また図１７は、第１変圧器Ｔ１の出力電圧波形を示すグラフである。第１交番電力発生回路３３Ｂは、４つのスイッチング素子Ｔｒ６〜Ｔｒ９と、制御ＩＣ４とを含み、フルブリッジ型交流変換回路を実現する。

第１交番電力発生回路３３Ｂは、図９に示す第１交番電力発生回路３３と同様に、制御ＩＣ４が４つのうち対応する２つのスイッチング素子Ｔｒ６，Ｔｒ９と、他の２つのスイッチング素子Ｔｒ７，Ｔｒ８のオンオフ状態を予め定める周期で交互に切換えることによって、第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１に流れる電流の向きを切換える。これによって第１変圧器Ｔ１の巻線６１に交番電流を与えることができる。

第１交番電力発生回路３３Ｂから出力される交流電力の電圧波形は、矩形波形となる。したがって第１変圧器Ｔ１から出力される電力の電圧波形もまた、図１７に示すように、予め定める電圧で交番する矩形波形となる。なお図１２、図１３に示すように、制御ＩＣ４は、管電流信号に基づいてスイッチング素子Ｔｒ４，Ｔｒ５のオンオフ比を負帰還制御してもよい。

第１交番電力発生回路３３Ｂは、具体的には、制御ＩＣ４によって駆動される２つのドライブ用トランス回路Ｄｒ１，Ｄｒ２を備える。ドライブ用トランス回路Ｄｒ１，Ｄｒ２は、上述した変圧器と同様に１次巻線と２次巻線を有し、１次巻線に電力が与えられることによって、２次巻線に電力を発生する。ドライブ用トランス回路Ｄｒ１，Ｄｒ２の１次巻線は、制御ＩＣ４に接続され、２次巻線は、各スイッチング素子Ｔｒ６〜Ｔｒ９に接続される。

制御ＩＣ４は、２つのドライブ用トランス回路Ｄｒ１，Ｄｒ２の１次巻線に与える電力を交互に切換える。各ドライブ用トランス回路Ｄｒ１，Ｄｒ２は、制御ＩＣ４の１次巻線から電力が与えられると、２次巻線に電力を発生させて対応するスイッチング素子に電力を供給する。

各ドライブ用トランス回路Ｄｒ１，Ｄｒ２は、その１次巻線と２次巻線とが絶縁されている。したがって管電流信号に基づいてスイッチング素子のオンオフ比を負帰還制御する場合であっても、絶縁フォトカプラ９８を介する必要がない。したがって管電流検出回路９９から管電流信号を制御ＩＣ４に直接与えてもよい。

また本実施の形態では、２つのドライブ用トランス回路Ｄｒ１，Ｄｒ２を用いたが、４つのドライブ用トランス回路Ｄｒ１，Ｄｒ２を用いてもよい。また絶縁フォトカプラ９８を用いることによって、ドライブ用トランス回路Ｄｒ１，Ｄｒ２を省略してもよい。

また第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１のコイル状部分の中間部にタップを設けてもよい。この場合、第１交番電力発生回路３３Ｂ内の一方の出力端子６０に接続されるライン９６と、前記タップとを接続するバイパスライン９５が形成される。バイパスライン９５には、電流重畳用インダクタ９７が直列に接続される。

この状態で、高結合の第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１にリーケージインダクタンスを持たせて、第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１に流れる１次巻線電流にインダクタ９７による循環電流を重畳させることで、スイッチング素子Ｔｒ６〜Ｔｒ９のオンオフ時に電流共振を発生させることができ、スイッチング損失を低減することができる。

このような電流重畳用インダクタ９７が介在されるバイパスライン９５は、第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１のコイル状部分のうち、両端部分のいずれか、中央部分または任意の中間部分に設けられるタップに接続可能である。また前記バイパスライン９５は、第１変圧器Ｔ１の２次巻線６４のコイル状部分のうち両端部分のいずれかに設けられるタップと、第５ライン６６および第６ライン６７とを接続して設けられてもよい。

本実施の形態では、バイパスライン９５は、第１変圧器Ｔ１の１次巻線６１のコイル状部分を４分割した距離だけ一端部から離反した位置に接続される。言換えると、バイパスライン接続用のタップは、１次巻線６１の巻線積層方向寸法の１/４だけ、１次巻線６１
の一端部から離反した位置に設けられる。これによって電流重畳用インダクタ９７の両端の電位差を低くでき、かつ電流重畳用インダクタ９７を可及的に小さくすることができる。

図１８は、本発明の他の実施の形態である電圧変換部３１Ｃを示す回路図である。電圧変換部３１は、上述した第１変圧器Ｔ１、第２変圧器Ｔ２に代えて、それらを複合した複合変圧器Ｔ５が設けられる。図１８に示す電圧変換部３１のうち、図１２に示す電圧変換部３１Ｂに対応する構成については、説明を省略し、同じ参照符号を付する。

第１交番電力発生回路５９の一方の出力端子５９は、複合変圧器Ｔ５の１次巻線６１の一方の入力端子６４に接続される。また第１交番電力発生回路５９の他方の出力端子６０は、複合変圧器Ｔ５の１次巻線６１の他方の入力端子６３に接続される。複合変圧器Ｔ５の２次巻線６４の一方の出力端子６５は、第５ライン６６を介して各放電管２２の一方の入力端子７６に接続される。また複合変圧器Ｔ５の２次巻線６４の一方の出力端子６９は、第６ライン７０を介して各放電管２２の他方の入力端子７９に接続される。

複合変圧器Ｔ５は、第１変圧器Ｔ１に要求される安全基準を満たし、かつ第２変圧器Ｔ２に要求される耐圧構造を有して、与えられる電力を昇圧する。言換えると電圧変換部３１Ｃは、図１２に示す第１変圧器Ｔ１に昇圧能力を与えて、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３を省略した回路構成である。

このように電圧変換部３１Ｃは、１つの複合変圧器Ｔ５のみによって複数の放電管２２を駆動可能である。したがって図１２に示す電圧変換部３１Ｂに比べて、第１変圧器Ｔ１の２次巻線で生じる銅損および、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３で生じる銅損および鉄損を削減することができる。これによって液晶表示装置の電力損失をさらに低減することができる。したがって機器の内部損失削減による高信頼化とエネルギーの有効活用ならびに、第２変圧器Ｔ２，Ｔ３削減による資源の有効活用が可能となる。なお、複合変圧器Ｔ５が放電管駆動可能な高電圧に変圧するので、複数の放電管２２を１つの複合変圧器Ｔ５によって駆動可能である。

本実施の形態の複合変圧器Ｔ５の２次巻線６４には、リーケージインダクタンス６４ａが形成される。そして第５ライン６６と第６ライン７０とを第２接続ライン２８が設けられる。第２接続ライン２８には、波形整流用コンデンサ８０が直列に接続される。このようにリーケージインダクタンス６４ａと波形整形用コンデンサ８０とが設けられることによって、ローパスフィルタを構成し、高調波成分を除去するとともに、出力電力波形を正弦波波形に近づけることができる。また第１交番電力発生回路３３Ｂがフルブリッジ回路などの場合には、図１６に示す第１変圧器Ｔ１のように、複合変圧器Ｔ５にタップが形成されてもよい。

本実施の形態では、電圧変換部３１Ｃは、コンデンサバラスト回路９４が介在される。コンデンサバラスト回路９４は、複合変圧器Ｔ５を複数の放電管２２に並列に接続するにあたって、放電管２２の負性抵抗による不具合を防止するために管電流を均衡化する管電流均衡回路の一例示である。コンデンサバラスト回路９４は、放電管の抵抗が低下した場合に管電流を減流する。本実施の形態では、第５ライン６６から放電管２２毎に分岐した複数の分岐ライン６６ａに直列にバラスト用コンデンサ９３がそれぞれ介在される。また図１２に示す電圧変換部３１Ｂと同様に、管電流を表わす管電流信号を第１交番電力発生回路または力率改善回路に与えてもよい。

図１９は、電圧変換部３１Ｃと他の管電流均衡回路の形態を示すブロック図である。本発明の一例として図１８に示すコンデンサバラスト回路９４に代えて、カレントトランス回路９２によって実現される管電流均衡回路が設けられてもよい。この場合、カレントトランス回路９２は、各放電管２２のそれぞれの管電流をカレントトランスによって電流結合させて均衡化させる。以上のように説明した周波数変換部と電圧変換部との組合せは一例示であって、他の組合せであっても本発明の交流変換装置となる。

図２０は、本発明のさらに他の実施の形態である液晶表示装置２２０を示すブロック図である。液晶表示装置２２０は、図２および図３に示す液晶表示装置２０と類似した構成であり、同一の構成については説明を省略し、同様の参照符号を付する。

液晶表示装置２２０は、交流変換装置２１と、直流変換装置２３とを有する。交流変換装置２１は、周波数変換部３０と、電圧変換部３１とを有する。周波数変換部３０は、第１直流電力発生回路３２と、第１交番電力発生回路３３とを有する。このような交流変換装置２１は、図２に示す交流変換装置２１と同様の構成を示す。

直流変換装置２３は、上述した第１直流電力発生回路３２から直流電力が与えられ、その直流電力を所定の電圧の直流電力に変換する。具体的には、直流変換装置２３は、第２交番電力発生回路３６と、第２変圧回路３７と、第３直流電力発生回路３８とを有する。
第２交番電力発生回路３６は、第１直流電力発生回路３２から与えられる直流電力を、交番電力に変換し、変換した交番電力を第２変圧回路３７に与える。第２変圧回路３７は、第２交番電力発生回路３６から与えられる交番電力に対して、変圧器を用いて変圧した電力を生成し、生成した電力を第３直流電力発生回路３８に与える。第３直流電力発生回路３８は、第２変圧回路３７から与えられる交番電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、直流駆動装置である画像処理回路２４ａ、液晶ドライバ２４ｂ、スピーカ２４ｃに与える。

すなわち液晶表示装置２２０は、図１に示す液晶表示装置２０に比べて、交流変換装置２１の第１直流電力発生回路３２と、直流変換装置２３における第２直流電力発生回路３５とが１つの回路によって兼用して実現される。このように構成されることによって、共有電源から与えられる交流電力を直流に変換する回路を減らすことができ、さらに構成を簡単化することができる。これによって小形にかつ安価に液晶表示装置を実現することができる。なお、第１交番電力発生回路３３と、第２交番電力発生回路３６とは、異なる回路構成によって実現されてもよい。

また本実施の形態では、駆動システムに力率改善回路（ＰＦＣ）を設けた場合について説明したが、本発明の駆動システムとして、力率改善回路は必須構成でない。たとえば、図４、図５、図１１に示す回路構成において、力率改善回路がない場合であっても、本発明に含まれる。なお、力率改善回路を設けることによって高調波規制に適合することと、供給交流電圧の広範囲な電圧変動を一定電圧に安定化させることができる。また図１２、図１３では、帰還回路を力率改善回路に接続しているので、力率改善回路が必要となる。

上述した液晶表示装置２０は、本発明の実施の一形態である。したがって発明の範囲内において、構成を変更することができる。たとえば本発明の駆動システムの一例として液晶表示装置２０を説明したが、他の駆動システムであってもよい。すなわち、本発明の駆動システムは、直流駆動装置と交流駆動装置とを内蔵して交流電源からの動力によって駆動する装置であればよい。たとえば本発明の駆動システムの交流駆動装置は、放電管以外であってもよい。また駆動システムに電力を与える電力源は、商用電源以外であってもよい。また本発明でいう「駆動」は、電力が与えられることによる動作全般を意味する。たとえば上述したように放電管２２によるバックライト発光動作も「駆動」に含まれる。また上述した回路構成は、本発明の実施の一例示である。したがって上述した回路構成以外の他の回路構成によって実現される駆動システムについても、本発明に含まれる。

本発明の実施の一形態である液晶表示装置２０を示すブロック図である。交流変換装置２１の構成を示すブロック図である。直流変換装置２３の構成を示すブロック図である。交流変換装置２１の主要な構成を示す回路図である。直流変換装置２３の主要な構成を示す回路図である。比較例の液晶表示装置２００を示すブロック図である。第１直流電力発生回路３５の一例を示す回路図である。第１直流電力発生回路３５の出力電圧波形を示すグラフである。第１交番電力発生回路３３の一例を示す回路図である。第１変圧器Ｔ１の出力電圧波形を示すグラフである。本発明の他の実施の形態である交流変換装置２１Ａの主要な構成を示すブロック図である。本発明のさらに他の実施の形態である交流変換装置２１Ｂの主要な構成を示すブロック図である。本発明のさらに他の実施の形態である交流変換装置２１Ｃの主要な構成を示すブロック図である。本発明の他の実施の形態である第１交番電力発生回路３３Ａを示す回路図である。第１変圧器Ｔ１の出力電圧波形を示すグラフである。本発明のさらに他の実施の形態である第１交番電力発生回路３３Ｂを示す回路図である。第１変圧器Ｔ１の出力電圧波形を示すグラフである。本発明の他の実施の形態である電圧変換部３１Ｃを示す回路図である。電圧変換部３１Ｃと他の管電流均衡回路の形態を示すブロック図である。本発明のさらに他の実施の形態である液晶表示装置２２０を示すブロック図である。

従来技術の液晶表示装置１を示す断面図である。従来の技術の液晶表示装置１を示すブロック図である。従来技術の直流変換装置３とインバータ装置４とを示すブロック図である。

符号の説明

２０液晶表示装置
２１交流変換装置
２２放電管
２３直流変換装置
２４直流駆動装置
２５商用電源
３０周波数変換部
３１電圧変換部
３２第１直流電力発生回路
３３第１交番電力発生回路
３４第１変圧回路
３５第２直流電力発生回路
３６第２交番電力発生回路
１０１交流用電力供給径路
１０２直流用電力供給径路

Claims

交流電源から供給交流電力が与えられて駆動する駆動システムであって、
供給交流電力を取得して、予め定める周波数および電圧を有する変換交流電力に変換する交流変換装置と、
変換交流電力が与えられて駆動する交流駆動装置と、
供給交流電力を取得して、予め定める電圧を有する変換直流電力に変換する直流変換装置と、
変換直流電力が与えられて駆動する直流駆動装置とを備え、
前記交流変換装置は、交流電力の周波数を予め定める周波数に変換する周波数変換部と、交流電力の電圧を予め定める電圧に変換する電圧変換部とを有し、
前記周波数変換部は、供給交流電力を直流電力に変換する交流変換用直流電力発生回路と、交流変換用直流電力発生回路によって生成される直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換する交流変換用交番電力発生回路とを一対だけ含むことを特徴とする駆動システム。
前記電圧変換部は、交流変換用交番電力発生回路によって生成される交番電力の電圧を降圧し、交流電源に対して電気的に絶縁された電力を生成する第１変換器と、
第１変換器によって降圧された交番電力の電圧を昇圧して変換交流電力を生成する第２変圧器とを含み、
第１変圧器から出力された交番電圧で直接第２変圧器を駆動することを特徴とする請求項１記載の駆動システム。
前記電圧変換部は、交流変換用交番電力発生回路によって生成される交番電力の電圧を変圧して、交流電源に対して電気的に絶縁される変換交流電力として生成する単一の変圧器によって実現されることを特徴とする請求項１記載の駆動システム。
直流変換装置は、与えられる供給交流電力を直流電力に変換する直流変換用第１直流電力発生回路と、
直流変換用第１直流電力発生回路によって生成された直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換する直流変換用交番電力発生回路と、
直流変換用交番電力発生回路によって変換された交流電力の電圧を予め定める電圧に変換する直流変換用変圧回路と、
直流変換用変圧回路によって変換された交流電力を直流電力に変換する直流変換用第２直流電力発生回路とを含み、
前記交流変換用直流電力発生回路は、直流変換用第１直流電力発生回路と同じ回路構成によって実現され、前記交流変換用交番電力発生回路は、直流変換用交番電力発生回路と同じ回路構成によって実現されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の駆動システム。
直流変換装置は、与えられる供給交流電力を直流電力に変換する直流変換用第１直流電力発生回路と、
直流変換用第１直流電力発生回路によって生成された直流電力を予め定める周波数の交流電力に変換する直流変換用交番電力発生回路と、
直流変換用交番電力発生回路によって変換された交流電力の電圧を予め定める電圧に変換する直流変換用変圧回路と、
直流変換用変圧回路によって変換された交流電力を直流電力に変換する直流変換用第２直流電力発生回路とを含み、
前記交流変換用直流電力発生回路と、直流変換用第１直流電力発生回路とは、１つの回路によって兼用して実現されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の駆動システム。
電圧変換部は、与えられる交流電力の電圧を変換する変圧器と、
変圧器の１次巻線に直列に接続されるコンデンサとを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の駆動システム。
電圧変換部は、周波数変換部から出力される交流電力に含まれる周波数成分のうち、高調波成分を減衰させるフィルタ回路部分をさらに有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の駆動システム。
電圧変換部は、与えられる交流電力の電圧を変換する変圧器と、
変圧器の１次巻線のコイル状部分の中間部と一次巻線の一端部とを接続するバイパスラインとを含み、
バイパスラインには、電流重畳用インダクタが直列に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の駆動システム。
周波数変換部は、交流変換用直流電力発生回路によって、供給交流電力を直流電力に変換するときの力率を改善する力率改善回路をさらに有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の駆動システム。
交流電力が与えられて放電管を駆動する液晶表示装置であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の駆動システム。
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の駆動システムが備える交流変換装置。