JP2002270390A - 冷陰極管ランプ内部の電子流制御方法、これを利用した冷陰極管方式照明装置の駆動方法、これを実現した冷陰極管方式照明装置及びこれを適用した液晶表示装置 - Google Patents

冷陰極管ランプ内部の電子流制御方法、これを利用した冷陰極管方式照明装置の駆動方法、これを実現した冷陰極管方式照明装置及びこれを適用した液晶表示装置

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JP2002270390A JP2001229420A JP2001229420A JP2002270390A JP 2002270390 A JP2002270390 A JP 2002270390A JP 2001229420 A JP2001229420 A JP 2001229420A JP 2001229420 A JP2001229420 A JP 2001229420A JP 2002270390 A JP2002270390 A JP 2002270390A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷陰極管方式ランプの駆動電圧を低下させ消
費電力を減少させること。 【解決手段】 低い駆動電圧特性及び低消費電力特性
は、光を発生させるために２個の電極（２８２、２８
３）間に電圧を印加して発生させた電子が一方の電極か
ら他方の電極まで移動して消滅するのに要する時間より
短い時間内に、２個の電極の極性を反転させることによ
って実現される。冷陰極管方式ランプ（２８０）内部の
電子密度を増加させることで、長さが同一であっても消
費電力を低下させることができ、同一の駆動電圧でより
長い冷陰極管方式ランプ（２８０）を点灯することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極管（蛍光ラ
ンプ、冷陰極蛍光ランプ）内部の電子流制御方法と、こ
の制御方法を利用した冷陰極管方式照明装置の駆動方法
と、この制御方法を実現した冷陰極管方式照明装置と、
冷陰極管方式照明装置を備えた液晶表示装置とに関す
る。より詳細には、本発明は、冷陰極管ランプ内の電子
流を制御する方法であって、冷陰極管ランプ内部の電子
流又はランプの駆動方法を変更することにより長い冷陰
極管方式照明装置を低い始動電圧で駆動することを可能
にし、そのような始動電圧の低下によりスクリーンの大
型化と低消費電力とを可能にする方法に関する。更に、
本発明は、この制御方法を利用した冷陰極管方式照明装
置の駆動方法と、冷陰極管方式照明装置と、これを応用
した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、冷陰極管方式照明装置は、例
えば、家庭用照明装置、液晶表示装置用の光供給装置、
複写機、スキャナなど直線状の光源を必要とする多様な
製品に使用されている。
【０００３】このように多様な製品に冷陰極管方式照明
装置が使用される理由は、冷陰極管方式の照明装置が、
白熱灯のような熱放射タイプの照明装置に比べて、発熱
量が少なく、長さの制限がなく製造可能であり、寿命が
長く頻繁な点滅にも耐えるなど、多様な長所を有してい
るためである。
【０００４】このような長所を有する冷陰極管方式照明
装置は、ある特定の態様で動作する。すなわち、高電圧
が相互に所定の距離だけ離隔された二つの電極の間に加
えられると、二つの電極間の空間を移動する電子はラン
プの中に封入された水銀原子などと衝突して紫外線を発
生させ、発生した紫外線が蛍光物質の粒子を刺激して可
視光線を発生させる。
【０００５】従って、このような冷陰極管方式照明装置
が可視光線を発生させるためには、水銀などが内壁に塗
布され、両端に１対の電極が形成された冷陰極管ランプ
と、外部から印加される数［Ｖ］〜数十［Ｖ］にすぎな
い低電圧を電極間で電子移動が発生するのに十分な数百
［Ｖ］〜数［ｋＶ］の高電圧に昇圧する変圧器とが必要
である。
【０００６】しかし、このように変圧器を利用して昇圧
された高電圧を冷陰極管ランプに印加して光を得る駆動
方式は、前述したように多様な長所を提供する反面、以
下のような問題点を有する。
【０００７】冷陰極管ランプを駆動するために必要であ
る電圧は、最初冷陰極管ランプに所定時間の間印加され
る“始動電圧”と所定時間の後に印加される“駆動電
圧”とに分けられる。
【０００８】具体的には、始動電圧としては、冷陰極管
ランプ内部のガスなどを最初活性化させるために、駆動
電圧より相当に高い電圧を必要とする。
【０００９】しかし、始動電圧を高くするには、変圧器
の二次捲線数を増加されなければならず、これに伴って
消費電力が急激に増加する。
【００１０】このような問題点を添付された図２及び図
３を参照してより具体的に説明する。
【００１１】具体的に、図２の第１の冷陰極管ランプ
（Ｌa）の長さＷ1が図３の第２の冷陰極管ランプ
（Ｌb）の長さＷ2に比べて短いと仮定する。
【００１２】この時、図３に図示された第２の冷陰極管
ランプ（Ｌb）に電源を供給する変圧器（Ｔ2）で出力さ
れる電圧Ｖ3は、図２に図示された第１の冷陰極管ラン
プ（Ｌa）に電源を供給する変圧器（Ｔ1）で出力される
電圧Ｖ2よりも高い。これは冷陰極管ランプの電極間の
長さが長くなるほど、放電電圧がこれに比例して増加す
るためである。
【数１】Ｖ2＝Ｎ2/Ｎ1
【００１３】具体的には、図２に図示されたＷ1の長さ
を有する第１の冷陰極管ランプ（Ｌa）に電圧Ｖ2を印加
するためには、変圧器（Ｔ1）において、１次コイル１
０の捲線数Ｎ1と２次コイル２０の捲線数Ｎ2との間に
【数１】に示されている関係が成立する必要がある。
【数２】Ｖ3＝Ｎ3/Ｎ1
【００１４】他方、図３に図示されたＷ2の長さを有す
る第２の冷陰極管ランプ（Ｌb）に電圧Ｖ3を印加するた
めには、変圧器（Ｔ2）において、１次コイル３０の捲
線数Ｎ 1と２次コイル４０の捲線数Ｎ3との間に
【数２】に示されている関係が成立する必要がある。
【００１５】この時、前述したように電圧Ｖ3は電圧Ｖ2
よりも高いのであるから、
【数１】及び
【数２】から、図３に図示された第２の冷陰極管ランプ
（Ｌb）に印加される電圧Ｖ3を昇圧する変圧器（Ｔ2）
の２次コイル４０の捲線数Ｎ3は、図２に図示された第
１の冷陰極管ランプ（Ｌa）に印加される電圧Ｖ2を昇圧
する変圧器（Ｔ1）の２次コイル２０の捲線数Ｎ2より多
くなければならないことは明白である。（図２の１次コ
イル１０の捲線数及び図３の１次コイル３０の捲線数は
同一である）
【００１６】そして、変圧器（Ｔ2）において電圧Ｖ2よ
り高い電圧Ｖ3が第２の冷陰極管ランプ（Ｌb）に出力さ
れる場合には、消費電力量が増加する。このように、冷
陰極管ランプの長さの増加は、電力消費に影響を与え
る。
【００１７】具体的には、図１に図示されているような
液晶表示装置６０の液晶表示パネルアセンブリ７０が大
型化されると、液晶表示パネルアセンブリ７０に光を供
給する冷陰極管方式照明装置８０の光供給面積もまた増
加しなければならない。
【００１８】しかし、冷陰極管方式照明装置８０の光供
給面積がランプの長さの増加、例えば、図２に図示され
たランプ長さＷ1から図３に図示されたランプ長さＷ
2（Ｗ1<Ｗ2）までの増加に比例して増加すると、消費電
力も増加する。その結果として、いったん充電した後で
再充電に到達する時間が短くなるという問題点が生じ
る。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】従って、以上で述べた
ような従来技術における問題点を勘案すると、本発明の
目的は、冷陰極管ランプ内部での電子流を制御して、冷
陰極管ランプの消費電力を大きく減少させる電子流制御
方法を提供することである。
【００２０】本発明の異なる目的は、冷陰極管ランプ内
の電子流制御方法を変更することにより消費電力を低く
維持しながら冷陰極管方式照明装置を駆動することがで
きる方法を提供することである。
【００２１】本発明のまた異なる目的は、冷陰極管ラン
プ内の電子流制御方法を変更することにより消費電力を
低く維持できる冷陰極管方式照明装置を提供することで
ある。
【００２２】本発明のまた異なる目的は、冷陰極管ラン
プ内の電子流制御方法を変更することにより、エネルギ
効率に優れ、充電状態から放電状態に到達するまでの充
電維持時間がより長い液晶表示装置を提供することであ
る。
【００２３】
【課題を解決するための手段】このような本発明の目的
を具現する冷陰極管ランプ内電子流制御方法は、冷陰極
管方式ランプチューブの内部に形成された第１電極及び
前記第１電極に対向する第２電極間に所定の電位差が発
生するように第１極性を有する第１駆動電圧を第１時間
の間印加するステップと、発生した電位差によって前記
ランプチューブ内部の電子が前記第１電極から前記第２
電極まで移動して消滅するまでの電子消滅時間の間に前
記第１電極及び第２電極の極性を反転させるステップ
と、第１極性とは逆の第２極性を有する第２駆動電圧を
第２時間の間第１及び第２電極間に印加するステップと
を含む。
【００２４】本発明の別の特徴によると、本発明の目的
を具現する冷陰極管方式照明装置の駆動方法は、所定極
性反転時間によりスイングする第１駆動電圧を発生させ
るステップと、第１駆動電圧を電子流を発生させるのに
必要な最小レベルである第２駆動電圧に昇圧するステッ
プと、昇圧された前記第２駆動電圧を冷陰極管方式ラン
プに印加するステップとを含む。
【００２５】本発明の更に別の特徴によると、本発明の
目的を具現する冷陰極管方式照明装置の駆動方法は、第
１基準電圧及び第１極性反転時間によりスイングするス
テップパルス波形と第２基準電圧及び第１極性反転時間
より長い第２極性反転時間によりスイングするサイン波
波形を発生させるステップと、前記ステップパルス波形
を選択して前記第１基準電圧のステップパルスを前記ラ
ンプ内部で電子流を発生させるのに必要な最小レベルで
ある第１電圧に昇圧した後で、この第１の電圧を所定時
間の間ランプに印加するステップと、前記サイン波波形
を選択して第２基準電圧をランプ内部で電子流を発生さ
せるのに必要な最小の電圧である第２電圧に昇圧した後
で、この第２の電圧を冷陰極管方式ランプに印加するス
テップとを含む。
【００２６】本発明の更に別の特徴によると、本発明の
目的を具現する冷陰極管方式照明装置は、所定の長さを
有する円筒形状を有する冷陰極管ランプチューブと、ラ
ンプチューブの一端に形成された第１電極と、前記第１
電極と対向する前記ランプチューブの他端に形成された
第２電極とを含む冷陰極管方式ランプと、前記ランプチ
ューブ内部の電子が前記第１電極から第２電極まで移動
して消滅するのに要する電子消滅時間の間に極性が反転
された波形を有する第１電圧を発生させる波形発生部
と、前記波形発生部から発生した第１電圧を前記第１電
極及び第２電極間に電子流が発生するのに必要な最小の
電圧である第２電圧に昇圧して冷陰極管方式ランプに印
加する昇圧手段とを含む。
【００２７】本発明の更に別の特徴によると、本発明の
目的を具現する冷陰極管方式照明装置は、所定の長さを
有する円筒形状を有する冷陰極管ランプチューブと、ラ
ンプチューブの一端に形成された第１電極と、前記第１
電極と対向するランプチューブの他端に形成された第２
電極とを含む冷陰極管方式ランプと、第１基準電圧及び
第１極性反転時間によりスイングするステップパルス波
形を発生させるステップパルス波形発生部と、第２基準
電圧及び第１極性反転時間より長い第２極性反転時間に
よりスイングするサイン波形を発生させるサイン波波形
発生部と、ステップパルス波形及びサイン波波形を選択
する信号選択部と、信号選択部がステップパルス波形又
はサイン波波形を選択する時期を決定するための波形印
加時期決定手段と、選択された前記ステップパルス波形
又はサイン波形のうちのいずれか一つを増幅する信号増
幅手段とを含む。
【００２８】本発明の更に別の特徴によると、本発明の
目的を具現するための液晶表示装置は、入力映像信号に
応答して液晶分子の配列を制御して映像を表示する液晶
表示パネルアセンブリと、バックライトアセンブリとを
含む。このバックライトアセンブリは、冷陰極管方式ラ
ンプと、ステップパルス形態の第１信号又はサイン波形
態の第２信号のうちのいずれか一つを発生させるパルス
発生部と、第１信号又は第２信号のうちのいずれか一つ
を選択する信号選択部と、信号選択部が第１信号又は第
２信号を選択する印加時期を決定するようにする波形印
加時期決定モジュールと、選択された前記第１信号又は
第２信号をあるレベルまで増幅して冷陰極管方式ランプ
に印加する信号増幅部を含むインバータと、冷陰極管方
式ランプから発生した光ビームを拡散させる拡散手段と
を含む。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下では、本発明による冷陰極管
ランプ内部の電子流制御方法、これを利用した冷陰極管
方式照明装置の駆動方法、これを具現するための冷陰極
管方式照明装置及びこれを適用した液晶表示装置をより
具体的に説明する。
【００３０】まず、冷陰極管方式照明装置の消費電力を
どのような方法を使用して減少させるかについて説明す
る。
【００３１】具体的に、本発明では、一実施形態である
冷陰極管方式ランプ内部の電子流を制御して、冷陰極管
方式ランプ内部の電子密度を最大化する。これにより、
駆動電圧を低くし、結果的に消費電力が減少する。
【００３２】第１長さと第１電子密度とを有する第１冷
陰極管ランプと、第１長さと同一である第２長さと第１
電子密度より高い第２電子密度とを有する第２冷陰極管
方式ランプとを例として想定する。
【００３３】これらの最小駆動電圧を比較すれば、第２
冷陰極管方式ランプを点灯することに必要である最小駆
動電圧は、第１冷陰極管方式ランプを点灯することに必
要である最小駆動電圧より低い。
【００３４】これは、冷陰極管ランプ内部の電子密度が
高いほど最小駆動電圧及び消費電力が低くなることを意
味する。
【００３５】以下、冷陰極管方式ランプ内部の電子密度
を最大化する方法を説明する。
【００３６】冷陰極管方式ランプ内部の電子密度を最大
化するためには、冷陰極管方式ランプに印加される交流
駆動電圧の極性を反転するのに要する時間が考慮されな
ければならない。
【００３７】交流駆動電圧の極性反転時間の設定は、冷
陰極管方式ランプ内部の負極性を有する陰極で発生した
電子が正極性を有する陽極に到達しそこで消滅する時間
が基準になる。
【００３８】例えば、所定の長さを有する冷陰極管方式
ランプの陰極から陽極に電子が移動して消滅する時間が
一実施形態で５［μｓ］であると仮定する。
【００３９】この場合に、冷陰極管方式ランプの陽極と
陰極との極性反転時間が５［μｓ］以上であるならば、
大部分の電子が陽極まで移動するので、冷陰極管方式ラ
ンプ内部での電子密度の増加は期待し難い。
【００４０】反面、冷陰極管方式ランプの陽極と陰極と
の極性反転時間が５［μｓ］以下であるならば、極性反
転時間の方が短いため一部の電子は陽極まで移動する前
に、反転され正極性を有するようになった電極に向かっ
て再び移動することになるので、電子密度の増加が可能
になる。
【００４１】これは、電子密度を最大化するためには、
短時間の間に極性反転がなされることを前提にしなけれ
ばならないことを意味する。
【００４２】一般的に、冷陰極管方式ランプを駆動する
ためには、図４に図示されているように、所定の周期で
正のピーク電圧（+ＶB）と負の最大電圧（-ＶB）との間
でスイングするサイン波交流電源が使用される。
【００４３】しかし、このようなサイン波波形を有する
交流電源では、波形の特性上、最高ピーク電圧（+ＶB）
から最低ピーク電圧（-ＶB）又は最低ピーク電圧（-
ＶB）から最高ピーク電圧（+ＶB）に到達する時間即ち
極性反転に要する時間は電子が消滅する時間（例えば、
５［μｓ］）よりはるかに長いため、電子密度の上昇は
期待し難しい。
【数３】ｆ＝１／（Ｌ2次コイルＣ）1/2
【００４４】電子密度を上昇させるために、図４のサイ
ン波交流電圧の極性反転時間より短い、例えば、５［μ
ｓ］以下の極性反転時間を有するサイン波波形を使用す
るためには、
【数３】に示されている関係を満たす駆動周波数（ｆ）
を増加させることが必要である。この場合、昇圧するた
めの変圧器の２次コイルのインダクタンス（Ｌ(2次コイ
ル)）が低下する。
【００４５】２次コイルのインダクタンスが低くなると
いうことは、捲線数が減少しなければならないことを意
味するが、このように捲線数が小さい場合には、所望の
駆動電圧を得ることができない。
【００４６】結果的に、
【数３】によると、消費電力を減少させる目的で電子密
度を上昇させるためには、冷陰極管方式ランプの駆動に
はサイン波交流電源を使用できないことになる。
【００４７】本発明では、このような問題点を克服する
ための一実施形態として、サイン波波形の駆動周波数に
対応する駆動周波数を有するが、極性反転時間はサイン
波波形駆動周波数より相当短いステップパルス波形を有
する交流電源を提案している。
【００４８】ステップパルス波形交流電源を使用する場
合には、冷陰極管方式ランプの内部電子密度の最大化が
可能になり、これによって、より低い駆動電圧で冷陰極
管方式ランプを動作させることができ、従って、消費電
力も低くすることができる。
【００４９】しかし、ステップパルス波形を有する交流
電源は、駆動電圧低下、消費電力減少など多様な長所を
有するが、ステップパルス波の特性に起因する有害な電
磁波問題が生じる可能性がある。
【００５０】この問題を克服するために、本発明では、
一実施形態として、冷陰極管方式ランプが始動される時
点から約３秒だけステップパルス波形を印加する。それ
以後は、有害電磁波問題をほとんど生じることがないサ
イン波パルス波形を冷陰極管方式ランプに印加する。そ
の結果として、最小駆動電圧の低下や消費電力量の減少
だけでなく、有害電磁波問題も解決することができる。
【００５１】以下では、このように冷陰極管方式ランプ
内の電子流を制御することに伴って発生する多様な効果
を達成することに適した冷陰極管方式照明装置の構成及
び冷陰極管方式照明装置の駆動方法を、添付された図６
以下を参照して説明する。
【００５２】一実施形態では、冷陰極管方式照明装置２
００は、前述した電子流制御方式を採択しているインバ
ータ２７０及び冷陰極管方式ランプ２８０により構成さ
れる。
【００５３】本発明の一実施形態によるインバータ２７
０は、冷陰極管方式ランプ２８０に最適の駆動電源を印
加する機能を有する。
【００５４】具体的には、図７を参照すると、冷陰極管
方式ランプ２８０は、ランプチューブ２８１と、１対の
電極２８２及び２８３とを含む。
【００５５】具体的に、ランプチューブ２８１は所定の
長さを有し、内壁に蛍光物質が塗布された透明なガラス
材料で製作される。このような、ランプチューブ２８１
の両端には、１対の電極２８２及び２８３が設置され
る。電極２８２及び２８３が設置されたランプチューブ
２８１の内部には水銀（図示せず）などのガスが少量注
入されて密封される。
【００５６】一方、インバータ２７０は、前述した冷陰
極管方式ランプ２８０が低消費電力で動作するように最
適の電源を供給するために、電源チェック部２１０、タ
イマ２２０、波形発生部２３０、信号選択部２４０及び
信号増幅部２５０により構成される。
【００５７】電源チェック部２１０は、現在インバータ
２７０に外部電源が印加されているかどうかを確認し、
外部電源を波形発生部２３０へ転送する。
【００５８】波形発生部２３０は、電源チェック部２１
０で入力された外部電源の供給を受けて、２種類の波形
を発生する。２種類の波形を発生するために、波形発生
部２３０は、ステップパルス波形を発生させるステップ
パルス発生器２３５及びサイン波形を発生させるサイン
波発生器２３７により構成される。
【００５９】より具体的に、ステップパルス発生器２３
５は、電源チェック部２１０から供給された外部電源の
波形をステップパルス波形に変換する機能を有する。
【００６０】この時、ステップパルスの極性反転は少な
くとも５［μｓ］以内でなされることが望ましい。
【００６１】このように、ステップパルスは５［μｓ］
以内に極性が反転されるので、冷陰極管方式ランプ２８
０内の電子密度は、極性反転に５［μｓ］を超える時間
を要する場合と比較して、はるかに高くなる。
【００６２】一方、サイン波発生器２３７は、電源チェ
ック部２１０から供給された外部電源をサイン波に変換
する。このサイン波により、低電圧で動作を開始する冷
陰極管方式ランプ２８０が、有害な電磁波を発生させず
に安定的に動作することが可能になる。
【００６３】このように、波形発生部２３０のステップ
パルス発生器２３５からのステップパルスは、冷陰極管
方式ランプ２８０の始動開始と同時に、例えば３秒の間
発生される。波形発生部２３０のサイン波発生器２３７
で発生されるサイン波は、この３秒が経過した後で、冷
陰極管方式ランプ２８０に直接に印加される。
【００６４】このように、２種類の異なる波形を印加す
るタイミングを区別することが必要である。このため
に、タイマ２２０と信号選択部２４０とが用いられる。
【００６５】信号選択部２４０は、ステップパルス発生
器２３５又はサイン波発生器２３７のいずれか一方を選
択し、選択された波形を信号増幅部２５０に印加する。
【００６６】信号選択部２４０の選択は、タイマ２２０
から印加された波形選択信号に従って実施される。
【００６７】具体的には、初期ランプ点灯信号が外部か
ら入力されると、タイマは、選択された時間、例えば３
秒の間、第１信号を信号増幅部２５０に与える。信号選
択部２４０は、第１信号に対応するステップパルスをス
テップパルス発生器２３５から受け取り、そのステップ
パルスを信号増幅部２５０に与える。
【００６８】次に、所定時間すなわち３秒が経過する
と、タイマ２２０は、第２信号をシグナル選択部２４０
に印加する。シグナル選択部２４０は、第２信号に対応
するサイン波をサイン波発生器２３７から受け取り、そ
のサイン波を信号増幅部２５０に与える。
【００６９】この時、ステップパルス又はサイン波のい
ずれか一方を受け取る信号増幅部２５０は、受け取った
ステップパルス又はサイン波の電圧を、冷陰極管方式ラ
ンプの駆動に適した電圧レベルまで昇圧する。例えば、
信号増幅部２５０は、変圧器で構成することができる。
【００７０】以下、このような構成を有する冷陰極管方
式照明装置の動作を添付された図面を参照して説明す
る。
【００７１】まず、冷陰極管方式ランプの点灯信号が外
部から入力されると、外部電源が、図６に示されている
電源チェック部２１０を介して、ステップパルス発生器
２３５とサイン波発生器２３７とに与えられる。
【００７２】この後で、タイマ２２０は、第１信号を信
号選択部２４０に与える。第１信号が信号選択部２４０
に与えられると、ステップパルス発生器２３５からのス
テップパルスは、信号増幅部２５０で増幅され、冷陰極
管方式ランプ２８０に与えられる。
【００７３】次に、ステップパルスの形態を有する昇圧
された駆動電圧が与えられる冷陰極管方式ランプの内部
における電子流について特に説明する。
【００７４】図７は、冷陰極管方式ランプの内部におけ
る電子及びイオンの流れを示している。図８は、Ｔ0か
らＴ1まで正極性を有している図７の冷陰極管方式ラン
プの電極２８２に与えられた昇圧されたステップパルス
＋ＶAの波形のハイ極性を示している。
【００７５】この時、（+ＶA）は、冷陰極管方式ランプ
２８０の駆動に必要な“最小駆動電圧”であり、本発明
に従って冷陰極管方式ランプ２８０内の電子流を制御し
た結果として得られる値である。従って、本発明による
冷陰極管方式ランプに対する最小駆動電圧は、冷陰極管
方式ランプの内部における電子流を制御しない従来型の
インバータを有する従来型の冷陰極管方式ランプにおけ
る値と比較すると、高く算出される。
【００７６】このように、＋ＶAのレベルを有する最小
駆動電圧がＴ0からＴ1まで冷陰極管方式ランプ２８０に
与えられると、冷陰極管方式ランプ２８０から発生され
る電子は正極性（＋）を有する陽極２８２に引きつけら
れ、イオンは負極性（−）を有する陰極２８３に引きつ
けられる。
【００７７】以後、陽極２８２に引きつけられる電子
は、冷陰極管方式ランプ２８０の中に存在する水銀原子
と衝突することにより紫外線を発生させる。紫外線は、
蛍光材料を刺激して、可視光線を発生させる。
【００７８】以後、図９に図示されているように、最小
駆動電圧は、Ｔ1からＴ2までは極性が反転されており、
ステップパルスのハイ極性区間は−ＶAの大きさを有す
る。
【００７９】図１０を参照すると、Ｔ1からＴ2までの区
間における極性反転は、５［μｓ］以内であるのが好ま
しい。この５［μｓ］というのは、極性が反転され負の
極性を有する電極から発生した電子が正の極性によって
消滅するまでの時間である。
【００８０】このように極性反転時間が制限されている
ため、一部の電子が極性が反転されて負極性を有するよ
うになった電極２８２に吸収されないという状況が生
じ、それにより、冷陰極管方式ランプ２８０内部に存在
する電子の全体としての密度が増加する。
【００８１】次に、負の電極２８２から発生した電子
は、Ｔ2からＴ3までの間、正の電極２８３に向かって再
び移動し、水銀原子と衝突して紫外線を発生させ、この
紫外線が蛍光粒子を刺激して可視光線を発生させる。
【００８２】次に、負の極性を有する最小駆動電圧（−
ＶA）は、Ｔ3からＴ4までに極性が反転されて、正の極
性を有する駆動電圧（＋ＶA）となる。ここで駆動電圧
の極性反転に要した時間は、Ｔ1からＴ2までに駆動電圧
の極性を反転させるのに要した時間と同じである。
【００８３】以下では、Ｔ0−Ｔ4区間で発生したステッ
プパルスを「単位ステップパルス」と定義する。この単
位ステップパルスは、所定時間例えば３秒の間、冷陰極
管方式ランプ２８０に印加される。
【００８４】このように、冷陰極管方式ランプ２８０
は、選択された時間の間ステップパルスを印加すること
のみによっても点灯が可能である。
【００８５】しかし、ステップパルスのみを使用して冷
陰極管方式ランプ２８０を点灯又は消灯する場合には、
ステップパルスの特性に応じて、冷陰極管方式ランプ２
８０から有害電磁波が発生することがありうる。
【００８６】有害電磁波を遮断し、同時に駆動電圧を低
下させるために、本発明の一実施形態では、図６に図示
されているように、ステップパルスが所定時間の間冷陰
極管方式ランプ２８０に印加された後で、タイマ２２０
が第２信号を信号選択部２４０に印加する。サイン波発
生器２３７は、サイン波を信号増幅部２５０に与える。
ただし、このサイン波は、＋ＶBの電圧レベルを有し、
その極性反転時間は冷陰極管方式ランプ２８０内部にお
ける電子消滅時間よりも長い。
【００８７】このように、本発明による冷陰極管方式ラ
ンプは、電子流の制御によって駆動電圧を低下させて消
費電力を減少させ、同時に、有害電磁波の発生を防止す
る。その結果、冷陰極管方式ランプを、液晶表示装置用
のバックライトアセンブリ、複写機及びスキャナなど、
多様な分野における光源として用いることができる。
【００８８】最近、液晶表示装置、複写機及びスキャナ
は段々大型化されており、これに伴って冷陰極管方式照
明装置もやはり大型化されている。
【００８９】しかし、このように液晶表示装置、複写器
及びスキャナが大型化されることに伴って発生する冷陰
極管方式照明装置の消費電力増加は、本発明による電子
流制御を利用した冷陰極管方式照明装置によって克服す
ることができる。
【００９０】これらのうち、本発明による冷陰極管方式
ランプを有する液晶表示装置を、望ましい一実施形態と
して添付された図１１を参照して説明する。
【００９１】図１１を参照すると、液晶表示装置４００
は、全体として、液晶表示パネルアセンブリ４１０とバ
ックライトアセンブリ４９０とにより構成される。
【００９２】液晶表示パネルアセンブリ４１０は、液晶
表示パネル４１１、フレキシブルプリント回路（ＦＰ
Ｃ）及び液晶表示パネル駆動装置４１２により構成され
る。
【００９３】液晶表示パネル４１１は、カラーフィルタ
基板４１１ａ、ＴＦＴ基板４１１ｃ及びこれらのカラー
フィルタ基板４１１ａとＴＦＴ基板４１１ｃとの間に挿
入された液晶層４１１ｂにより構成される。
【００９４】図面には示されていないが、ＴＦＴ基板４
１１ｃは、ガラス基板（図示せず）、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）、ゲートライン、データライン及び画素電極
により構成される。
【００９５】例えば、液晶表示装置の解像度が８００×
６００であるときには、ガラス基板上に、解像度に対応
する８００×６００×３個の薄膜トランジスタがマトリ
ックス形態で配置される。これらの薄膜トランジスタ
は、半導体デバイス形成のための薄膜工程によって形成
される。
【００９６】この時、マトリックス形態を有する薄膜ト
ランジスタが形成される過程で、薄膜トランジスタのゲ
ート電極は、各行の方向に沿って構成されているゲート
ラインに共通に接続される。また、薄膜トランジスタの
ソース電極は、各列の方向に沿って構成されているデー
タラインに共通に接続される。薄膜トランジスタのドレ
ーン電極は、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）の
透明画素電極が接続される。
【００９７】カラーフィルタ基板４１１ａには、前述し
た画素電極と対向する位置に、画素電極と対等な大きさ
を有するように半導体製造工程を利用してＲＧＢ画素が
形成され、ＲＧＢ画素の上面には全面積にわたってイン
ジウムティンオキサイドで共通電極が形成される。
【００９８】このようなＴＦＴ基板４１１ｃとカラーフ
ィルタ基板４１１ａとは、画素電極とＲＧＢ画素とが正
確に整合された状態で組み立てられ、間には約数μｍの
厚さとなるまで液晶が注入されて液晶層４１１ｂが形成
される。液晶の注入に用いた開口は、注入の後で密閉さ
れる。
【００９９】次に、ゲートプリント回路ボード（ＰＣ
Ｂ）が、ゲートフレキシブルプリント回路を相互接続媒
体として用いて、薄膜トランジスタのあるエッジから一
定の距離だけ離間した位置に設置され、データプリント
回路ボードが、ソースフレキシブルプリント回路を相互
接続媒体として用いて、薄膜トランジスタの別のエッジ
から一定の距離だけ離間した位置に設置される。
【０１００】液晶表示パネルに画像を表示するために、
このような構成を有する液晶表示パネルアセンブリ４１
０の各データラインに所定の電気信号を印加した状態
で、いずれか一つのゲートラインにターンオン信号が印
加される。その結果、画素電極と共通電極との間の電位
が変化し、それにより、液晶分子の配列が変化する。
【０１０１】このように液晶分子の配列が変化すると、
入射光は画素電極、液晶及びＲＧＢ画素を順に通過し、
ユーザの目に入射する。
【０１０２】続いて、各データラインに映像信号に対応
する所定の電気信号が順次に印加された状態で、次のゲ
ートラインが選択され、ターンオン信号がその選択され
たゲートラインに印加されると、対応する画素電極と共
通電極との間の電位が変化するため、液晶分子の配列角
が変化する。以上の手順は、ライン単位でシーケンシャ
ルに反復される。
【０１０３】しかし、このように液晶表示パネルアセン
ブリが正確に動作しても、上述の要素だけで画像を表示
することはできないる。
【０１０４】これは、液晶が受光素子であるためであ
る。受光素子であるというのは、外部光源を有さない液
晶分子の配列のみでは画像が表示されないことを意味す
る。
【０１０５】このような理由で、液晶表示パネルアセン
ブリの下部に、液晶表示パネルアセンブリに光を供給す
るバックライトアセンブリ４９０が設置される。
【０１０６】バックライトアセンブリ４９０は、冷陰極
管方式照明装置４４０と、冷陰極管方式照明装置４４０
から発生された光を均一に拡散させる光拡散部材４５０
と、これらを収納する収納容器（図示せず）とにより構
成される。
【０１０７】冷陰極管方式照明装置４４０は、冷陰極管
方式ランプ４２０と、電子流を制御するインバータ４３
０とにより構成される。本発明の一実施形態によるイン
バータ４３０については前述したので、ここで再度説明
することは省略する。
【０１０８】特に、インバータ４３０は、液晶表示装置
に適用されると、冷陰極管方式ランプ４２０の長さが長
くなる場合であっても、駆動電圧の上昇に伴う消費電力
の増加を最大限抑制する。これは、冷陰極管方式ランプ
４２０の長さがディスプレー面積に比例して増加して
も、消費電力の減少が可能であることを意味する。
【０１０９】消費電力の減少を達成するには、まず、イ
ンバータ４３０のタイマ２２０は、第１信号を信号選択
部２４０に印加して、ステップパルス発生器２３５から
ステップパルスが選択されることを可能にする。この
時、ステップパルス発生器２３５の極性反転時間は、冷
陰極管方式ランプ４２０の一方の電極から他方の電極ま
で電子が移動して消滅するのに要する時間より短い。
【０１１０】次に、選択されたステップパルスは、信号
増幅部２５０で増幅された後、冷陰極管方式ランプ４２
０に印加される。
【０１１１】例えば、極性反転に要する時間が電子が消
滅するのに要する時間より長い交流信号を使用した時の
駆動電圧をＶe、極性反転に要する時間が電子が消滅す
るのに要する時間より短い交流信号を使用したときの駆
動電圧をＶtと定義する。
【０１１２】前述したように、極性反転に要する時間の
方が長い周波数を有する電圧Ｖeの消費電力は、極性反
転に要する時間の方が短い周波数を有する電圧Ｖtの消
費電力より大きくなる。
【０１１３】これは同一である２個以上の冷陰極管方式
ランプを異なる方式で駆動することにより駆動電圧が一
定でも冷陰極管方式ランプの長さをはるかに長くなるよ
うに製作することができ、冷陰極管方式ランプの長さが
同一であっても消費電力を大きく削減できることを意味
する。
【０１１４】以上、本発明の実施形態に関して詳細に説
明したが、本発明はこれに限定されない。本発明が属す
る技術分野において通常の知識を有する者であれば、本
発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正また
は変更できるであろう。
【０１１５】
【発明の効果】以上で説明したように、冷陰極管方式ラ
ンプの長さが長くなった場合でも、本発明によれば、こ
れに比例して増加する消費電力を駆動方式の変更によっ
て大きく減少させることができる。
【０１１６】更に、本発明によれば、駆動電圧を一定に
保ちながら、より長い冷陰極管方式ランプを製作するこ
とが可能となる。
【０１１７】また、冷陰極管方式ランプの長さを増加さ
せた場合であっても、本発明によれば、駆動電圧を低下
させ消費電力を減少させると共に、有害電磁波の発生を
最小化することができる。
【０１１８】また、本発明は、人工的な光源を必要とす
る液晶表示装置に適用される場合、電池の充電から放電
に到達するまでの時間を増加させる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の冷陰極管方式照明装置を備えた液晶表
示装置の概念図である。
【図２】 Ｗ1の長さを有する従来技術による冷陰極管
方式ランプでの駆動電圧Ｖ2を説明するための冷陰極管
方式照明装置の概念図である。
【図３】 図２のＷ1より長いＷ2長さを有する冷陰極管
方式ランプでの駆動電圧Ｖ3を説明するための冷陰極管
方式照明装置の概念図である。
【図４】 一般的な冷陰極管方式ランプに印加されるサ
イン波交流電圧波形を図示したグラフである。
【図５】 一般的な冷陰極管方式ランプに印加されるサ
イン波交流電圧波形を図示したグラフである。
【図６】 本発明の一実施形態による冷陰極管方式照明
装置のブロック図である。
【図７】 本発明の一実施形態による冷陰極管方式照明
装置の構成要素である冷陰極管方式ランプの内部におけ
る電子流を図示した概念図である。
【図８】 図７の電子流を発生させる交流電圧波形の一
部を図示したグラフである。
【図９】 図１０の電子流を発生させる交流電圧波形の
一部を図示したグラフである。
【図１０】 図９の交流電圧波形によって発生する冷陰
極管方式ランプ内部の電子流を図示した概念図である。
【図１１】 本発明の一実施形態による冷陰極管方式照
明装置が用いられている液晶表示装置のブロック図であ
る。
【符号の説明】
２００ 照明装置 ２１０ 電源チェック部 ２２０ タイマ ２３５ ステップパルス発生器 ２３７ サイン波発生器 ２４０ 信号選択部 ２５０ 信号増幅部 ２７０ インバータ ２８０ 冷陰極管方式ランプ ２８１ ランプチューブ ２８２、２８３ 電極 ４００ 液晶表示装置 ４１０ 液晶表示パネルアセンブリ ４１１ 液晶表示パネル ４１２ 液晶表示パネル駆動装置 ４１１ａ カラーフィルタ基板 ４１１ｂ 液晶 ４１１ｃ ＴＦＴ基板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年７月３０日（２００１．７．３
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】しかし、このようなサイン波波形を有する
交流電源では、波形の特性上、最高ピーク電圧（＋
ＶB）から最低ピーク電圧（−ＶB）又は最低ピーク電圧
（−ＶB）から最高ピーク電圧（＋ＶB）に到達する時間
即ち極性反転に要する時間は電子が消滅する時間（例え
ば、５［μｓ］）よりはるかに長いため、電子密度の上
昇は期待しがたい。
【数３】ｆ＝１／（Ｌ2次コイルＣ）1/2
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】電子密度を上昇させるために、図４のサイ
ン波交流電圧の極性反転時間よりも短い、例えば、５
［μ］以下の極性反転時間を有するサイン波波形を使用
するためには、
【数３】に示されている関係を満たす駆動周波数（ｆ）
を増加させることが必要である。この場合、昇圧に用い
る変圧器の２次コイルのインダクタンス（Ｌ2次コイル）が
低下する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H093 NC34 3K072 AA01 AA19 AC01 AC02 AC04 AC11 BA03 BB10 CA16 DD03 DD06 FA06 GB01 GC04 HA09 HB05

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｉ）冷陰極管方式ランプチューブの内部
    に形成された第１電極及び前記第１電極に対向する第２
    電極間に電位差が発生するように、前記第１電極と前記
    第２電極との間に第１極性を有する第１駆動電圧を第１
    の時間の間印加するステップと、 ｉｉ）前記電位差によって前記ランプチューブ内部の電
    子が前記第１電極から前記第２電極まで移動して消滅す
    るのに要する電子消滅時間内に、前記第１電極及び前記
    第２電極の極性を反転させるステップと、 ｉｉｉ）前記第１の極性とは逆の第２極性を有する第２
    駆動電圧を前記第１及び第２電極間に第２の時間の間印
    加するステップとを含むことを特徴とする冷陰極管ラン
    プ内の電子流制御方法。
  2. 【請求項２】前記ステップｉｉ）で前記第１及び第２電
    極の極性が反転するのに要する極性反転時間は、５μｓ
    以内であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極管
    ランプ内の電子流制御方法。
  3. 【請求項３】前記ステップｉ）ないしｉｉｉ）を実行す
    るために形成される波形は、ステップパルス波形である
    ことを特徴とする請求項１に記載の冷陰極管ランプ内の
    電子流制御方法。
  4. 【請求項４】所定の極性反転時間によりスイングするス
    テップパルス波形を有する第１駆動電圧を発生させるス
    テップと、 前記第１駆動電圧を、前記第１の駆動電圧よりも高く、
    電子流を発生させるのに必要な最小の電圧である第２駆
    動電圧に昇圧するステップと、 昇圧された前記第２駆動電圧を冷陰極管方式ランプに印
    加するステップとを含むことを特徴とする冷陰極管方式
    照明装置の駆動方法。
  5. 【請求項５】前記極性反転時間は、前記冷陰極管方式ラ
    ンプの第１電極から第２電極に電子が移動して消滅する
    のに要する電子消滅時間以内であることを特徴とする請
    求項４に記載の冷陰極管方式照明装置の駆動方法。
  6. 【請求項６】前記極性反転時間は、５μｓ以内であるこ
    とを特徴とする請求項５に記載の冷陰極管方式照明装置
    の駆動方法。
  7. 【請求項７】第１基準電圧及び第１極性反転時間により
    スイングするステップパルス波と第２基準電圧及び前記
    第１極性反転時間より長い第２極性反転時間によりスイ
    ングするサイン波波形とを発生させるステップと、 前記ステップパルス波形を選択して前記第１基準電圧を
    冷陰極管方式ランプ内部で電子流を発生させるのに必要
    な最小の電圧である第１電圧に昇圧した後、所定時間の
    間前記ランプに印加するステップと、 前記サイン波波形を選択して前記第２基準電圧を前記ラ
    ンプ内部で電子流を発生させるのに必要な最小の電圧で
    ある第２電圧に昇圧した後、所定時間の間前記ランプに
    印加するステップとを含むことを特徴とする冷陰極管方
    式照明装置の駆動方法。
  8. 【請求項８】前記所定時間は、３秒以内であることを特
    徴とする請求項７に記載の冷陰極管方式照明装置の駆動
    方法。
  9. 【請求項９】前記所定時間は、時間測定手段によって算
    出されることを特徴とする請求項８に記載の冷陰極管方
    式照明装置の駆動方法。
  10. 【請求項１０】前記ステップパルス波形又は前記サイン
    波波形の選択は、信号選択部によって実施されることを
    特徴とする請求項７に記載の冷陰極管方式照明装置の駆
    動方法。
  11. 【請求項１１】前記第１極性反転時間は、前記冷陰極管
    ランプのいずれか一方の電極から他方の電極に電子が移
    動して消滅するのに要する電子消滅時間以内であること
    を特徴とする請求項７に記載の冷陰極管方式照明装置の
    駆動方法。
  12. 【請求項１２】前記第１極性反転時間は、５μｓ以下で
    あることを特徴とする請求項１１に記載の冷陰極管方式
    照明装置の駆動方法。
  13. 【請求項１３】所定の長さを有する円筒形状を有する冷
    陰極管ランプチューブと、前記ランプチューブの一端に
    形成された第１電極と、前記第１電極と対向し前記ラン
    プチューブの他端に形成された第２電極とを含む冷陰極
    管方式ランプと、 前記ランプチューブ内部の電子が前記第１電極から前記
    第２電極に移動して消滅するのに要する電子消滅時間よ
    り短い時間内に極性が反転される波形を有する第１電圧
    を発生させる波形発生部と、 前記第１電圧を電子流を発生させるのに必要な最小の電
    圧である第２電圧に昇圧して、前記第２電圧を前記冷陰
    極管方式ランプに印加する昇圧手段とを含むことを特徴
    とする冷陰極管方式照明装置。
  14. 【請求項１４】前記波形発生部から発生した波形は、ス
    テップパルス波形であり、前記ステップパルス波形の極
    性反転時間は、５μｓ以内であることを特徴とする請求
    項１３に記載の冷陰極管方式照明装置。
  15. 【請求項１５】所定の長さを有する円筒形状を有する冷
    陰極管ランプチューブと、前記ランプチューブの一端に
    形成された第１電極と、前記第１電極と対向する前記ラ
    ンプチューブの他端に形成された第２電極とを含む冷陰
    極管方式ランプと、 第１基準電圧及び第１極性反転時間によりスイングする
    ステップパルス波形を発生させるステップパルス波形発
    生部と、 第２基準電圧及び前記第１極性反転時間より長い第２極
    性反転時間によりスイングするサイン波波形を発生させ
    るサイン波波形発生部と、 前記ステップパルス波形又は前記サイン波波形を選択す
    る信号選択部と、 前記シグナル選択部が前記ステップパルス波形又は前記
    サイン波波形を選択する時期を決定するための波形印加
    時期決定手段と、 選択された前記ステップパルス波形と、前記サイン波波
    形のうちのいずれか一つを所定のレベルまで増幅する信
    号増幅手段とを含むことを特徴とする冷陰極管方式照明
    装置。
  16. 【請求項１６】前記波形印加時期決定手段は、前記ステ
    ップパルス波形が所定時間の間印加されるように選択し
    た後、前記サイン波波形を選択することを特徴とする請
    求項１５に記載の冷陰極管方式照明装置。
  17. 【請求項１７】前記所定時間は３秒以内であり、前記第
    １極性反転時間は５μｓ以内であることを特徴とする請
    求項１６に記載の冷陰極管方式照明装置。
  18. 【請求項１８】入力映像信号に応答して液晶分子の配列
    を制御し映像を表示液晶表示パネルアセンブリと、バッ
    クライトアセンブリと、を含む液晶表示装置であって、
    前記バックライトアセンブリは、 冷陰極管方式ランプと、ステップパルス形態の第１信号
    又はサイン波形態の第２信号のうちのいずれか一つを発
    生させるパルス発生部と、前記第１信号又は前記第２信
    号のうちのいずれか一つを選択するシグナル選択部と、
    前記シグナル選択部が前記ステップパルス波形又は前記
    サイン波波形の印加時期を決定するようにする波形印加
    時期決定モジュールと、選択された前記第１信号又は前
    記第２信号をあるレベルまで増幅して前記冷陰極管方式
    ランプに印加するシグナル増幅部を含むインバータと、
    前記冷陰極管方式ランプから発生した光を拡散させる拡
    散手段とを含むことを特徴とする液晶表示装置。
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