JP2010182531A - Backlight unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光ランプを備えたバックライトユニットに関し、特に、内部に希ガスが放電ガスとして封入された発光管の外周面に、外部電極が配置された構成の蛍光ランプを備えたバックライトユニット並びにバックライトの点灯方法に関する。 The present invention relates to a backlight unit including a fluorescent lamp, and more particularly, to a backlight unit including a fluorescent lamp having an external electrode disposed on the outer peripheral surface of an arc tube in which a rare gas is sealed as a discharge gas. In addition, the present invention relates to a backlight lighting method.
従来から、OA機器の光源や液晶表示装置のバックライト等に使用される蛍光ランプとして、発光管の外表面に一対の帯状の外部電極を配設し、高周波電圧を印加して点灯する方式の希ガス蛍光ランプが知られている。これらの希ガス蛍光ランプを複数並べて点灯する液晶表示装置のバックライトユニットが知られている。 Conventionally, as a fluorescent lamp used for a light source of an OA device, a backlight of a liquid crystal display device, etc., a pair of strip-like external electrodes are disposed on the outer surface of the arc tube, and a high frequency voltage is applied to light the lamp. Noble gas fluorescent lamps are known. A backlight unit of a liquid crystal display device that lights a plurality of these rare gas fluorescent lamps side by side is known.
図8(a)は、例えば特許文献1記載の従来の希ガス蛍光ランプを示す断面図、図8(b)はZ−Z’線断面図であり、図9は従来の希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットである。
図8(a)において、希ガス蛍光ランプ8は、透光性の誘電材料よりなる発光管81を備え、発光管81の外表面上に、発光管81を挟んで離間する一対の帯状の外部電極83、84が、発光管81の管軸方向に沿って配設されている。発光管81の内面には蛍光体が全域にわたって塗布されており、内部には、Xeガスなどの希ガスよりなる発光ガスが封入されている。
外部電極83、84間に高周波電圧が印加されると、誘電材料である発光管81を介して放電空間S内にエキシマ放電が発生し、このエキシマ放電により発生した真空紫外光によって蛍光体が励起されて可視光に変換するため、発光管81の外部に可視光が出射される。
8A is a cross-sectional view showing a conventional rare gas fluorescent lamp described in, for example,
In FIG. 8A, a rare gas fluorescent lamp 8 includes an
When a high frequency voltage is applied between the
図9において、バックライトユニット800は、箱状のケーシング95内に複数の希ガス蛍光ランプ8が互いに平行に並んで配置されており、希ガス蛍光ランプ8の背面には反射シート91が設けられている。さらに反射シート91の背面には不図示の電源が配置されており、各々の希ガス蛍光ランプ8に電力を供給できる。
希ガス蛍光ランプ8の光出射側には、光を面状にして出射するための拡散板92と、拡散シート93と、指向性制御シート94とが重ねられて配置される。以上により、希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットは液晶表示装置に適した面状の可視光源を提供することが出来る。
In FIG. 9, the
On the light emission side of the rare gas fluorescent lamp 8, a
近年、薄型テレビ等の大型液晶表示装置への省エネルギーの要求が高まり、光源であるバックライトユニットにも消費電力が少ないことが求められている。また、液晶表示装置には、映像を美しく表示させるためにコントラスト比の向上も求められている。 In recent years, demand for energy saving in large-sized liquid crystal display devices such as flat-screen televisions has increased, and a backlight unit as a light source is also required to have low power consumption. In addition, the liquid crystal display device is also required to improve the contrast ratio in order to display an image beautifully.
ところで、液晶表示装置においては、液晶自体が発光するものではないので、希ガス蛍光ランプや発光ダイオード等のバックライトを要する。これらのバックライトは表示される画面の全面に一定の明るさを供給するものであり、画像の明暗は液晶パネルの動作によって制御される。したがって、画像が暗い場合であっても不必要に照明を提供して電力を消費している。また、液晶パネルによる明暗の調整にも限度があり、バックライトが常に一定に点灯していては明暗のコントラスト比を向上させることは難しい。
ランプごとに点灯状態を制御するとしても、従来の希ガス蛍光ランプや、発光管の内部に電極を有する冷陰極型蛍光ランプ(以下、CCFLと呼ぶ)などを用いたバックライトユニットでは1方向のみの調光しかできない。特にCCFLは管軸方向にのみ放電をするので平面状で2方向の調光をすることは困難である。また、複数のランプを縦横アレイ状に並列させることは、ランプと駆動回路の数が増えて不経済であり、LEDを用いたものも同様である。
By the way, in the liquid crystal display device, since the liquid crystal itself does not emit light, a backlight such as a rare gas fluorescent lamp or a light emitting diode is required. These backlights supply a constant brightness over the entire screen to be displayed, and the brightness of the image is controlled by the operation of the liquid crystal panel. Therefore, even when the image is dark, power is consumed by providing illumination unnecessarily. In addition, there is a limit to the adjustment of light and dark by the liquid crystal panel, and it is difficult to improve the contrast ratio of light and dark if the backlight is always lit constantly.
Even if the lighting state is controlled for each lamp, the backlight unit using a conventional rare gas fluorescent lamp or a cold cathode fluorescent lamp (hereinafter referred to as CCFL) having an electrode inside the arc tube has only one direction. Only dimming is possible. In particular, since CCFL discharges only in the tube axis direction, it is difficult to adjust light in two directions in a planar shape. In addition, it is uneconomical to increase the number of lamps and drive circuits and to arrange a plurality of lamps in a vertical and horizontal array.
以上により本発明は、消費電力が少なく、液晶表示装置のコントラスト比を高めることができる、希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニット及びバックライトユニットの点灯方法を提供することを目的とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a backlight unit including a rare gas fluorescent lamp and a method for lighting the backlight unit, which can reduce the power consumption and increase the contrast ratio of the liquid crystal display device.
上記課題を解決するため、本発明は、発光管の外部に管軸に沿って配置された一対の外部電極を有する希ガス蛍光ランプを並列配置し、当該希ガス蛍光ランプを点灯させる駆動回路と、当該駆動回路に調光信号を送出する制御信号発生回路を備えたバックライトユニットにおいて、前記希ガス蛍光ランプの外部電極の少なくとも一方の電極が管軸方向に分割され、その分割された外部電極ごとに別個独立に接続された駆動回路と、当該希ガス蛍光ランプの少なくとも一端に位置する外部電極が形成された管壁の内面に形成された始動電極とを備え、前記制御信号発生回路は、当該駆動回路に対して、当該希ガス蛍光ランプの点灯始動時に当該分割されたすべての外部電極に給電し、一定期間経過後、当該分割された外部電極ごとに調光をする、調光信号を送出することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a drive circuit for arranging a rare gas fluorescent lamp having a pair of external electrodes arranged along the tube axis outside the arc tube in parallel and lighting the rare gas fluorescent lamp. In the backlight unit including a control signal generation circuit for sending a dimming signal to the drive circuit, at least one of the external electrodes of the rare gas fluorescent lamp is divided in the tube axis direction, and the divided external electrodes A drive circuit that is independently connected to each other, and a starting electrode formed on an inner surface of a tube wall on which an external electrode located at at least one end of the rare gas fluorescent lamp is formed, and the control signal generation circuit includes: The drive circuit is supplied with power to all the divided external electrodes at the start of lighting of the rare gas fluorescent lamp, and is adjusted for each of the divided external electrodes after a certain period of time has elapsed. Characterized by sending a dimming signal.
また、本発明は、前記制御信号発生回路は、画像信号に基づいて、当該画像信号の各フレーム表示期間の開始時を点灯始動時とし、当該各フレーム表示期間ごとに調光をする、前記調光信号を送出することを特徴とする。 Further, according to the present invention, the control signal generation circuit is configured such that, based on the image signal, the start of each frame display period of the image signal is set to the start of lighting, and the light is adjusted for each frame display period. An optical signal is transmitted.
また、本発明は、前記調光信号は、前記駆動回路により前記希ガス蛍光ランプ点灯のオン期間、オフ期間のデューティ比を調節するデューティ調光信号であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the dimming signal is a duty dimming signal for adjusting a duty ratio of an on period and an off period of lighting of the rare gas fluorescent lamp by the driving circuit.
本発明によれば、希ガス蛍光ランプの管軸方向に分割された、始動電極が形成されない外部電極ごとに点滅・調光をしなければならない場合であっても、始動電極が形成された外部電極と同時に一定期間すべての分割された外部電極について放電開始することにより、速やかに発光管全体で放電が生じ、その後、外部電極ごとに調光をすることができる。すなわち、低電圧から容易に放電開始でき、画面の領域ごとに調光を行うことができるので、消費電力が少なく、コントラスト比を向上させることができる。 According to the present invention, even when the external electrodes divided in the tube axis direction of the rare gas fluorescent lamp and in which the starting electrode is not formed need to be flashed and dimmed, the external electrode where the starting electrode is formed is provided. By starting the discharge for all the divided external electrodes at the same time as the electrodes, a discharge is quickly generated in the entire arc tube, and then the light can be adjusted for each external electrode. That is, discharge can be started easily from a low voltage, and light control can be performed for each area of the screen, so that power consumption is small and the contrast ratio can be improved.
本発明によれば、画像信号に基づいて、画像信号のフレーム開始のタイミングごとに、一定期間すべての分割された外部電極について始動点灯し、その後調光を行うので、連続して表示される画像のフレームごとに、その画面の領域ごとの調光を行うことができる。 According to the present invention, on the basis of the image signal, at every frame start timing of the image signal, the start-up lighting is performed for all the divided external electrodes for a certain period, and then the light is adjusted. For each frame, dimming can be performed for each area of the screen.
本発明によれば、調光方式がデューティ調光であることにより、広い範囲で調光を行うことができる。 According to the present invention, since the light control method is duty light control, light control can be performed in a wide range.
以下に図面を参照しながら説明する。図1(a)は、本発明の希ガス蛍光ランプの断面図であり、(b)はA−A’線断面図、(c)はB−B’線断面図である。
図1において、希ガス蛍光ランプ1は、ガラスなど透光性の誘電材料よりなる発光管11を備え、発光管11の外表面上に、発光管11を挟んで一対の帯状の外部電極130、131、132、133、および14が発光管11の管軸方向に沿って配設されている。発光管11の内面には可視光を発光する蛍光体が全域にわたって塗布された蛍光体層12が形成されている。
This will be described below with reference to the drawings. 1A is a cross-sectional view of a rare gas fluorescent lamp of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line BB ′.
In FIG. 1, a rare gas
これらの外部電極は、導電性のものであれば特に制限されるものではなく、例えば、金、銀、ニッケル、カーボン、金パラジウム、銀パラジウム、白金、アルミニウムなどを好適に用いることができ、発光管11の外表面にテープ状金属を貼付したり、導電性ペーストをスクリーン印刷して焼成したりすることにより、実現できる。外部電極の給電部以外は、ガラスペーストを焼成した保護膜により被覆されている。
発光管を構成するガラスは、例えばバリウムガラスであり、他にはコバールガラス、タングステンガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスなどを用いてもよい。
発光管11の内部に封入される希ガスは、例えばキセノン、クリプトン、アルゴン、ネオンまたはそれらの混合ガスなどであり、10〜300Torr程度封入される。
These external electrodes are not particularly limited as long as they are conductive. For example, gold, silver, nickel, carbon, gold palladium, silver palladium, platinum, aluminum, and the like can be suitably used, and light emission This can be realized by sticking a tape-like metal on the outer surface of the
The glass constituting the arc tube is, for example, barium glass, and other materials such as kovar glass, tungsten glass, soda lime glass, borosilicate glass, and aluminosilicate glass may be used.
The rare gas sealed in the
発光管11の内面に塗布される蛍光体12は、例えば、可視光発光する蛍光体としては、赤色蛍光体がユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体(Y2O3:Eu)または(Y,Gd)BO3:Eu、緑色蛍光体がセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体(LaPO4:Ce,Tb)、青色の蛍光体がユーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体(BaMgAl10O17:Eu)である。
外部電極間に高周波電圧が印加されると、誘電材料である発光管11を介して放電空間S内にエキシマ放電が発生し、このエキシマ放電により発生した真空紫外光によって蛍光体が励起されて発光管11の外部に可視光が出射される。
As the
When a high frequency voltage is applied between the external electrodes, an excimer discharge is generated in the discharge space S through the
外部電極130、131、132、および133はいずれも高電圧側に接続された同極性となる電極であるが、管軸方向で互いに離間するように分割されて配置されている。これに対し異極性となる外部電極14は、外部電極130、131、132、133に対して共有の接地電極である。これらを合せて一対の外部電極と呼ぶ。なお、外部電極14は、管軸方向に複数に分割して配設してもよい。
The
このように、本発明の希ガス蛍光ランプにおいては、一方の電極130、131、132、および133が管軸方向に沿って、複数に分割されて配置されている。この複数の電極の各々に独立に高周波電力を給電可能な駆動回路をそれぞれ別個独立に接続することにより、各電極間に対して異なる給電することができる。
しかも、外部電極131に電圧を印加したときは、外部電極131と外部電極14との間のみで放電が行われるため、外部電極132などの他の電極が配設されている領域では放電が生じない。
すなわち、外部電極対ごとに発光できるので、外部電極131と外部電極14の間で発光させて、外部電極132と外部電極14の間で発光させないということが可能となる。
また、各外部電極間に供給される高周波電圧の位相が互いに同期している倍には、各々の外部電極間での沿面放電を発生しにくくすることができる。
Thus, in the rare gas fluorescent lamp of the present invention, one of the
In addition, when a voltage is applied to the
That is, since light can be emitted for each external electrode pair, it is possible to emit light between the
Further, when the phase of the high-frequency voltage supplied between the external electrodes is synchronized with each other, creeping discharge between the external electrodes can be less likely to occur.
図1(b)に示すように、希ガス蛍光ランプ1のA−A’線断面図において、左端の外部電極130が設けられている箇所の管壁の内面側には、例えばカーボンペーストよりなる始動電極21が、発光管11の周方向に半周以上にわたってC字状に形成されている。この始動電極21は、始動性を高めるための種火放電を発生させるものであり、誘電材料である発光管11の管壁を介して外部電極131および14と交差するように設けられ、容量結合されている。これについて次に詳述する。なお、始動電極21は導電材料であり、耐スパッタ性の高い材質であれば、材質を限定されるものではない。
これらの発光管11の端部の、外部電極130、始動電極21が設けられている領域を始動部20とする。また、バックライトとしての主な発光を担うという意味で始動部20以外の領域を発光部22と呼ぶ。
As shown in FIG. 1B, in the cross-sectional view taken along the line AA ′ of the rare
A region where the
図2(a)は本発明のバックライトユニットの希ガス蛍光ランプ1の始動部20について説明するための部分説明図であり、(b)は、視点Cから見た部分説明図である。
図2(a)において、発光管11の内面に始動電極21が形成された箇所の管壁の外表面に配置されている高電圧側の電極130に、外部電極間で放電させるよりも電圧の低い適宜の高周波電圧を印加することにより、外部電極130と外部電極14との間で直接放電を生じさせることなく、外部電極130と始動電極21との間、または外部電極14と始動電極21との間で、小規模な種火放電IDを生じさせることができる。
2A is a partial explanatory view for explaining the
In FIG. 2 (a), the voltage on the high
図2(b)に示すように、図2(a)に示した矢印の方向の視点Cよりこの発光管11の内部を観察すると、発光管11の管壁を介して、始動電極21と外部電極14との間で種火放電IDが生じている。
このような種火放電IDが生じていると、始動部20に隣接する発光部22は種火放電IDを予備電離放電として、低い電圧から容易に放電開始することができる。
本発明のように、外部電極が管軸方向で分割されたランプの場合には、発光部22を構成する外部電極に始動電極21のような易始動手段を設けると出射する光を妨げるため、その代替として始動部20が設けられる。これにより、易始動手段を備えない外部電極131、132、133、134であっても低い電圧から放電を開始することができる。
しかも、この種火放電IDは、図に示したような狭小な領域でのみ発生する程度のものであるので、放電維持していても消費電力は非常に少ない。
始動部20は発光管11の端部に設けられることが好ましい。また、始動部20を発光管の両端に設けてもよい。両端からの始動により、より始動性が高められるためである。
始動電極21は図示のように、蛍光体が塗布されていない管壁の内面に設けられている。したがって、種火放電IDによる発光は変換されずにそのまま出射されるので、表示される画像に影響を与えないように、後述する光遮蔽手段によって遮蔽される。
As shown in FIG. 2B, when the inside of the
When such a seed fire discharge ID is generated, the
In the case of a lamp in which the external electrode is divided in the tube axis direction as in the present invention, if easy starting means such as the starting
Moreover, since the seed discharge ID is generated only in a narrow region as shown in the figure, the power consumption is very small even if the discharge is maintained.
The
As shown in the figure, the starting
図3は図1に示した本発明の希ガス蛍光ランプの動作について説明するための説明図である。
図3において、希ガス蛍光ランプ1に設けられた外部電極131、132、133、134と外部電極14間には、それぞれ独立に不図示の高周波電圧を給電可能な駆動回路が接続され、各電極に対して独自に給電される。前述したように、高周波電源から供給される電圧やタイミングを調節することで、各外部電極が設けられた領域ごとに点滅させたり、発光量を調節したりすることが出来る。
この独自に調光、点滅できる領域を、点灯領域LD1、LD2、LD3、LD4とし、その箇所を図3に示してある。
希ガス蛍光ランプをバックライトとして画像または映像が映し出される画面200に対して、希ガス蛍光ランプ1における点灯領域LD1、LD2、LD3、LD4からの発光は、画面200について図示したLD1、LD2、LD3、LD4の領域の明るさとして反映される。
すなわち、画面に表示される画像または映像のうち、暗い領域については発光量を30%に、明るい領域については発光量70%にする、というような調光をすることができる。
これにより、画面中の全領域に対して一定の発光量を出力する場合に比して、表示される画像または映像のそれぞれの領域で必要とされる輝度に応じて必要な分だけの光を出力するので、消費電力を節約することができる。
また、液晶画像装置のバックライトである場合には、画面中の暗い部分と明るい部分を液晶パネルによる光透過率の制御のみによらず作り出すことができるので、画像のコントラスト比を向上させることができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the rare gas fluorescent lamp of the present invention shown in FIG.
In FIG. 3, between the
The areas that can be dimmed and blinked independently are the lighting areas LD1, LD2, LD3, and LD4, and their locations are shown in FIG.
The light emission from the lighting regions LD1, LD2, LD3, and LD4 in the rare
That is, it is possible to perform dimming such that, in an image or video displayed on the screen, the light emission amount is set to 30% for a dark region and the light emission amount is set to 70% for a bright region.
As a result, compared with the case where a constant light emission amount is output for the entire area of the screen, the necessary amount of light is emitted according to the luminance required for each area of the displayed image or video. Since power is output, power consumption can be saved.
Further, in the case of a backlight of a liquid crystal image device, a dark portion and a bright portion in the screen can be created regardless of the light transmittance control by the liquid crystal panel, so that the contrast ratio of the image can be improved. it can.
ここで、図3に示したように希ガス蛍光ランプおよびバックライトを点灯する時の始動点灯について説明する。
上述したように、本発明の希ガス蛍光ランプ1においては、少なくとも一方の外部電極を管軸方向で離間するよう配設して、分割された外部電極の一つ一つは図1に示した始動電極21のような易始動部をもたないために、単独では容易に放電開始することができない。それゆえ始動性改善のために発光管の端部には、発光管11内面に始動電極21を有する始動部20が設けられる。
しかし、始動部20と点灯すべき点灯領域が離間しており、かつ両者の間にある点灯領域で放電が生じていない場合には、始動が困難になってしまう。この問題を解決するために以下に示す点灯回路と点灯方法が用いられる。
Here, the starting lighting when the rare gas fluorescent lamp and the backlight are turned on as shown in FIG. 3 will be described.
As described above, in the rare
However, if the
本発明のバックライトユニットの点灯回路と点灯方法について説明する。
図4は、本発明のバックライトユニットの点灯回路を説明するためのブロック図であり、図5は点灯方法を説明するためのタイミングチャート図である。また、図6は複数の希ガス蛍光ランプを用いた場合のバックライトユニットの点灯回路の一例である。
図4において、希ガス蛍光ランプ1は図1に示した希ガス蛍光ランプ1と同様であるので説明を省略する。発光管の外部に設けられた外部電極14は接地電極であり、高電圧側の電極として外部電極130、131、132、133および134が管軸方向に離間して設けられる。外部電極130が設けられた位置の発光管の内壁には始動電極(不図示)が設けられ、始動部20を構成している。
各外部電極131、132、133、および134と外部電極14間での放電により発光する点灯領域LD1、LD2、LD3、LD4ごとに別個独立の駆動回路が接続される。また、始動部20についても別の駆動回路が接続される。
各駆動回路を構成するのは、トランス40、41、42、43および44、DC電源30、31、32、33および34、スイッチング素子回路50、51、52、53、および54、スイッチング動作信号生成回路60、61、62、63および64である。スイッチング素子回路はプッシュプル回路方式、ハーフブリッジ回路方式、フルブリッジ回路方式などで構成され、例えばハーフブリッジ回路方式である。
各駆動回路には制御信号発生回路70が接続され、制御信号発生回路70には画像信号処理回路71が接続されている。
The lighting circuit and lighting method of the backlight unit of the present invention will be described.
FIG. 4 is a block diagram for explaining the lighting circuit of the backlight unit of the present invention, and FIG. 5 is a timing chart for explaining the lighting method. FIG. 6 shows an example of the lighting circuit of the backlight unit when a plurality of rare gas fluorescent lamps are used.
In FIG. 4, the rare
A separate independent drive circuit is connected to each of the lighting regions LD1, LD2, LD3, and LD4 that emit light by discharge between the
Each drive circuit is composed of
A control
DC電源から供給される直流電圧は、スイッチング素子回路によって交流電圧に変換され、トランスによって昇圧されて各外部電極へ点灯電力として供給される。スイッチング動作信号生成回路はスイッチング素子回路のスイッチング素子をオン、オフ制御するためのPWM信号を生成する。
各駆動回路の動作について、点灯領域LD1を発光させるための外部電極131に接続されるトランス41、スイッチング素子回路51、DC電源31、スイッチング動作信号生成回路61、制御信号発生回路70、画像信号処理回路71を用いて説明する。
画像信号処理回路71が画像信号を受け取ると、信号処理して制御信号発生回路70より、この画像信号に基づいて決定された、外部電極131、14間での放電を行う調光信号がスイッチング動作信号生成回路61に送出される。
スイッチング動作信号生成回路61は調光信号を受け取ると、この調光信号に基づいてスイッチング素子回路51を動作させるための動作信号を送出し、DC電源31より供給される直流電圧をスイッチング素子回路51により交流電圧に変換してランプを点灯させる。
このような動作は、各点灯領域LD2、LD3、LD4についても同様になされる。
調光は、希ガス蛍光ランプを点灯する期間をオン、消灯する期間をオフとする、オン期間、オフ期間のデューティ比を調整することによる。詳しくは次に述べる。
The DC voltage supplied from the DC power source is converted into an AC voltage by the switching element circuit, boosted by a transformer, and supplied to each external electrode as lighting power. The switching operation signal generation circuit generates a PWM signal for ON / OFF control of the switching element of the switching element circuit.
Regarding the operation of each drive circuit, the
When the image
When the switching operation
Such an operation is similarly performed for each of the lighting regions LD2, LD3, and LD4.
Dimming is performed by adjusting the duty ratio of the on period and the off period in which the period in which the rare gas fluorescent lamp is turned on is turned on and the period in which the rare gas fluorescent lamp is turned off is turned off. Details are described below.
図5は、図4に示した本発明のバックライトユニットの点灯方法を説明するためのタイミングチャート図である。(a)は画像信号のフレーム、(b)は始動電極、(c)は点灯領域LD1、(d)は点灯領域LD2、(e)は点灯領域LD3、(f)は点灯領域LD4についての、オン/オフのスイッチング素子動作信号である。
例えば動画を表示する液晶表示装置などにおいては、画面に表示される画像を周期的(たとえば1/60秒など)に書き換えて動画を表示する。ここで、図5(a)に示したフレーム表示期間TFは、フレーム信号がオンとなり、1枚の画像が表示される期間を示す。すなわち、次のフレーム表示期間TFが開始されると、異なる画像が表示される(当然ながら画像が変わらない場合もある)。
図5(b)は、例えば図4においては始動部20を構成する外部電極130へ印加する高周波電圧についてのスイッチング素子動作信号(以下、単に動作信号と呼ぶ。)であり、外部電極130と容量結合された始動電極20(図1に記載)へ実質的に供給することとなるので、始動電極の動作信号として示す。また、それぞれの点灯領域LD1、LD2、LD3、LD4の動作信号がオンとなると、対応する位置に設けられた外部電極に高周波電圧が印加され、その点灯領域が発光する。明るさについては前述のとおり、フレーム表示期間内の動作信号のオン、オフ制御によりデューティ比を変化させて調光を行うので、暗くする場合にはデューティ比を大きく、明るくする場合にはデューティ比を小さくする。
FIG. 5 is a timing chart for explaining a lighting method of the backlight unit of the present invention shown in FIG. (A) is a frame of an image signal, (b) is a starting electrode, (c) is a lighting region LD1, (d) is a lighting region LD2, (e) is a lighting region LD3, (f) is a lighting region LD4, This is an on / off switching element operation signal.
For example, in a liquid crystal display device that displays a moving image, an image displayed on the screen is periodically rewritten (for example, 1/60 seconds) to display the moving image. Here, the frame display period TF shown in FIG. 5A indicates a period during which the frame signal is turned on and one image is displayed. That is, when the next frame display period TF is started, a different image is displayed (of course, the image may not change).
FIG. 5B is a switching element operation signal (hereinafter simply referred to as an operation signal) for a high frequency voltage applied to the
まず、フレーム信号がオン、すなわちフレーム表示期間が開始される前に、始動電極の動作信号がオンとなり、各点灯領域での始動を容易にする種火放電を発生させる。
始動電極の動作信号がオンになると同時、またはその後少なくともフレーム表示開始前に各点灯領域LD1、LD2、LD3、LD4のすべての点灯領域の動作信号についても同時にオンとし、放電を開始する。このように始動電極による種火放電が同時に発生、またはすでに発生していることにより、始動部に隣接する点灯領域から順に放電が広がり、速やかに発光管全体で放電を発生させることができる。発光管全体に放電が広がった後は、始動電極についてはオフとすることにより消費電力を節約することができる。
この、始動電極の動作信号をオンとし、放電が発光管全体に広がった後オフとするまでの任意の一定期間を始動期間TSとする。すなわち、フレーム表示期間開始時以後、始動電極と各点灯領域LD1、LD2、LD3、LD4は少なくとも同時に一定期間動作信号がオンとなる。
このように、フレーム表示期間開始時に同期して、始動電極とすべての点灯領域についてある一定期間同時に動作信号をオンとすることにより、始動電極から離れた点灯領域においても速やかに放電を開始することができる。
また、始動期間TSはすべての外部電極で放電が発生するまでの非常に短い期間でよく、すべての外部電極で放電させたとしても、その後に調光を行うによりコントラスト比が低下することもない。
なお、始動電極については、始動期間TS終了後もオンとして放電維持してもよいが、その場合は種火放電の光が画像に影響を及ぼさないように遮蔽する必要がある。放電維持したとしても始動期間TSの間は必ず動作信号がオンとなる。
First, before the frame signal is turned on, that is, before the frame display period is started, the operation signal of the start electrode is turned on to generate a seed discharge that facilitates starting in each lighting region.
Simultaneously when the operation signal of the start electrode is turned on, or at least before the start of frame display, the operation signals of all the lighting regions LD1, LD2, LD3, and LD4 are also turned on simultaneously to start discharging. In this way, when the starter discharge is generated at the same time or has already occurred by the starting electrode, the discharge spreads in order from the lighting region adjacent to the starting portion, and the discharge can be quickly generated in the entire arc tube. After the discharge spreads over the entire arc tube, power consumption can be saved by turning off the starting electrode.
This, and turns on the operation signal starting electrode, discharge is the starting period T S for any given period until the off after spread throughout the light emitting tube. In other words, after the start of the frame display period, the operation signal is turned on at least simultaneously for the start electrode and each of the lighting regions LD1, LD2, LD3, and LD4.
In this way, by simultaneously turning on the operation signal for a certain period of time for the starting electrode and all the lighting areas in synchronization with the start of the frame display period, discharge can be started quickly even in the lighting area away from the starting electrode. Can do.
Further, start-up period T S may in a very short period until discharge occurs in all of the external electrodes, even when discharged at all external electrodes, also the contrast ratio is lowered by subsequent performing dimming Absent.
Note that the starting electrode may be discharged maintained as also on post-start period T S ends, in that case it is necessary to light the pilot discharge is shielded so as not to affect the image. Always operating signal during the starting period T S even if discharge sustain is turned on.
始動期間TSの後、各点灯領域LD1、LD2、LD3、LD4はそのまま点灯維持するよう、画面中の各領域で必要な輝度に応じて動作信号がオンとなる。いわば始動期間TSの後は、調光期間に移行して、それぞれの点灯領域に応じてオン/オフ期間によりデューティ調光が行われる。
このデューティ調光のための動作信号がオンとなる期間を調光期間TDとする。各点灯領域ごとの調光期間TDは、画像信号に基づいて決定される。これにより、各点灯領域の調光は各フレームごとに行われる。
例えば図5に示した1フレーム目においては、点灯領域LD1と点灯領域LD2とでは、点灯領域LD1の方が調光期間TDが長いため、明るくなる。また、同フレームの点灯領域LD3のように調光期間TD期間が全く存在しなくとも良い。
After the start-up period T S, so that each lighting region LD1, LD2, LD3, LD4 intact sustaining operation signal is turned depending on the required luminance in each area of the screen. So to speak after the start-up period T S, the process proceeds to the dimming period, the duty dimming is performed by the on / off period according to the respective illumination regions.
The operation signal for the duty dimming is to time the dimming period T D which is turned. Dimming period T D for each lighting region is determined based on the image signal. Thereby, dimming of each lighting area is performed for each frame.
For example, in the first frame shown in FIG. 5, in the lighting region LD1 and lighting area LD2, it is long dimming period T D towards the lighting region LD1, brighter. Moreover, it is not necessary T D period dimming period, as the lighting region LD3 of the frames exist at all.
以上のように、希ガス蛍光ランプの点灯始動時には、始動電極と、各点灯領域に対応する、管軸方向に分割された全ての外部電極に、同時に任意の一定期間だけ動作信号をオンとすることにより発光管全体で放電を発生させ、その後、分割された各点灯領域の外部電極ごとに調光信号に合せた点灯を行う。
これにより、管軸方向に分割されて、それぞれに始動電極が設けられていない外部電極に対応する点灯領域であっても、低電圧から速やかに放電をすることができ、かつ画面中の領域ごとに調光を行うことができる。そのため、画面全体に対して一定に照明を提供する場合に比して、領域ごとに必要に応じた照明を提供することができるので、消費電力が少なく、かつコントラスト比を向上させることができる。
As described above, when starting the lighting of the rare gas fluorescent lamp, the operation signal is turned on simultaneously for an arbitrary fixed period to the starting electrode and all the external electrodes divided in the tube axis direction corresponding to each lighting region. As a result, a discharge is generated in the entire arc tube, and then lighting according to the dimming signal is performed for each external electrode of each divided lighting region.
As a result, even in a lighting region corresponding to an external electrode that is divided in the tube axis direction and is not provided with a starting electrode, each region in the screen can be discharged quickly from a low voltage. Dimming can be performed. For this reason, it is possible to provide illumination as necessary for each region, as compared with the case where illumination is constantly provided for the entire screen, so that power consumption is reduced and the contrast ratio can be improved.
さらに、画像信号の各フレーム開始のタイミングに同期して上記点灯方法を行うことにより、連続して表示される画像のフレームごとに上記調光を行うことができる。 Furthermore, by performing the lighting method in synchronization with the start timing of each frame of the image signal, it is possible to perform the dimming for each frame of images that are continuously displayed.
また、上記調光方式はデューティ調光であることにより、広範囲な調光ができ、コントラスト比を向上させることができる。 Further, since the light control method is duty light control, a wide range of light control can be performed and the contrast ratio can be improved.
図6は、本発明のバックライトユニットについて、1つの点灯領域を複数の希ガス蛍光ランプを用いて構成した場合の点灯回路を説明するためのブロック図である。
なお、図6は図4と希ガス蛍光ランプの本数が異なる点以外は構成が同様であるから説明を省略する。
図6においては、複数の希ガス蛍光ランプ1、2、3の、管軸方向で分割された外部電極の、管軸方向で同じ位置に対応する外部電極どうしが1つの点灯領域を構成している。すなわち、外部電極131、231、331は同一のトランス41を介してスイッチング素子回路51に接続されており、点灯時には同じ動作をするので、外部電極131、231、331が設けられた領域は1つの点灯領域LD1とみなすことができる。同様に、点灯領域LD2は、外部電極132、232、332によって、点灯領域LD3は外部電極133、233、333によって、点灯領域LD4は、外部電極134、234、334によって構成されている。
また、希ガス蛍光ランプ1、2、3の発光管外表面には接地された外部電極14が設けられている。このように外部電極14を管軸方向に分割して設けてもよい。
FIG. 6 is a block diagram for explaining a lighting circuit in a case where one lighting region is configured by using a plurality of rare gas fluorescent lamps in the backlight unit of the present invention.
6 is the same in configuration except that the number of rare gas fluorescent lamps is different from that in FIG.
In FIG. 6, the external electrodes corresponding to the same position in the tube axis direction of the plurality of rare
A grounded
図6に示したバックライトの点灯方法は、上記の図4、5によって説明したものと同様であるから説明を省略する。 The backlight lighting method shown in FIG. 6 is the same as that described with reference to FIGS.
このように複数の希ガス蛍光ランプを並列配置して、隣接するランプの、管軸方向で同じ位置に対応する、分割された外部電極どうしを合せて1つの点灯領域とすれば、調光を行う単位である1つの点灯領域を任意のサイズで構成することができる。
さらに、始動電極が設けられていない領域においても、始動部の効果により低電圧から容易に放電開始することができるので、複数のランプが並べられていても、隣接するランプの外部電極と外部電極の間で不所望な放電が生じることがない。
In this way, if a plurality of rare gas fluorescent lamps are arranged in parallel and the divided external electrodes corresponding to the same position in the tube axis direction of adjacent lamps are combined into one lighting region, dimming can be performed. One lighting region, which is a unit to be performed, can be configured with an arbitrary size.
Furthermore, even in a region where the starting electrode is not provided, discharge can be easily started from a low voltage due to the effect of the starting portion, so even if a plurality of lamps are arranged, the external electrode and the external electrode of the adjacent lamps Undesirable discharge does not occur between the two.
なお、希ガス蛍光ランプの端部に位置し始動部となる外部電極130、230、330は、前述のように点灯時に一斉に放電するため、すべて同一の駆動回路より駆動してもよい。
Note that the
なお、このように隣接する複数のランプの、管軸方向で同じ位置に対応する、複数の分割された外部電極に一の駆動回路を接続する場合でも、動作が同じであるから、分割された外部電極ごとに別個独立に駆動回路を接続するものと同義である。 Even when one drive circuit is connected to a plurality of divided external electrodes corresponding to the same position in the tube axis direction of a plurality of adjacent lamps in this way, the operation is the same, so the divided lamps are divided. This is synonymous with connecting the drive circuit separately for each external electrode.
図7は、本発明の希ガス蛍光ランプを備えるバックライトユニットの構成図であり、(a)はランプの配置を示す構成図、(b)はケーシングも含めたバックライトユニットの全体構成図である。希ガス蛍光ランプ1については図1で説明したものと同様のものであるから説明を省略する。
図7(a)に示すように、例えば、9本の希ガス蛍光ランプ1を並列配置し、外部電極を管軸方向に4分割(始動電極が設けられた外部電極を除く)して、3本のランプごとに、管軸方向で同じ位置に対応する外部電極どうしを合せて1つの点灯領域を構成し、給電する。したがって、この場合は横4分割×縦3分割で画面を12分割して、この12の点灯領域LD11、LD12、LD13、LD14、LD21、LD22、LD23、LD24、LD31、LD32、LD33、およびLD34について個々に、縦横2方向に対して、独立な点滅・調光を行うことができる。
なお、点灯領域の数は図示した数に限定されるものではなく、分割された外部電極の数と駆動回路の数に応じて適宜設定することができる。
FIG. 7 is a configuration diagram of a backlight unit including the rare gas fluorescent lamp of the present invention, (a) is a configuration diagram showing the arrangement of the lamp, and (b) is an overall configuration diagram of the backlight unit including a casing. is there. The rare
As shown in FIG. 7A, for example, nine rare
Note that the number of lighting regions is not limited to the number shown, and can be set as appropriate according to the number of divided external electrodes and the number of drive circuits.
。
図7(b)においてバックライトユニット100は、1つの面が光出射面として開口した箱状のケーシング95内に、互いに平行に位置して1列に並べられた複数の希ガス蛍光ランプ1が収納されている。バックライトユニット100の光は、ケーシング95の開口する面側に向かって出射される。各々の希ガス蛍光ランプ1は、その光出射部の向きが一致するよう正面に向けて揃えて配置される。ケーシング95の背面には不図示の複数の駆動回路が設置されている。
ケーシング95には、希ガス蛍光ランプ1に設けられた始動部20の、種火放電による発光を遮蔽するための光遮蔽部96が設けられる。これにより、ランプ点灯中、種火放電が維持される場合でもその発光が漏れることは無い。
希ガス蛍光ランプの分割された外部電極に設けられた不図示の給電端子から導出されたリード線は、ケーシング95の背面に設けられた小孔を通して背面側に導入され、コネクタに接続されて駆動回路に接続される。
希ガス蛍光ランプ1とケーシング95との間には、反射シート91が設けられる。希ガス蛍光ランプ1の光出射側には、光を面状にして出射するための拡散板92と、拡散シート93と、指向性制御シート94とが重ねられて配置される。
.
In FIG. 7B, the
The
A lead wire led out from a power supply terminal (not shown) provided on the divided external electrode of the rare gas fluorescent lamp is introduced to the back side through a small hole provided on the back side of the
A
1 希ガス蛍光ランプ
11 発光管
12 蛍光体層
130 外部電極
131 外部電極
132 外部電極
133 外部電極
12 蛍光体層
14 外部電極
15 保護膜
20 始動部
21 始動電極
22 発光部
31 DC電源
41 トランス
51 スイッチング素子回路
61 スイッチング動作信号生成回路
70 制御信号発生回路
71 画像信号処理回路
8 希ガス蛍光ランプ
81 発光管
82 蛍光体層
83 外部電極
84 外部電極
85 保護膜
78 駆動回路
91 反射シート
92 拡散板
93 拡散シート
94 指向性制御シート
95 ケーシング
96 光遮蔽部
200 画面
LD1 点灯領域
LD11 点灯領域
ID 種火放電
TF フレーム表示期間
TS 始動期間
TD 調光期間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記希ガス蛍光ランプの外部電極の少なくとも一方の電極が管軸方向に分割され、
その分割された外部電極ごとに別個独立に接続された駆動回路と、
当該希ガス蛍光ランプの少なくとも一端に位置する外部電極が形成された管壁の内面に形成された始動電極とを備え、
前記制御信号発生回路は、当該駆動回路に対して、当該希ガス蛍光ランプの点灯始動時に当該分割されたすべての外部電極に給電し、一定期間経過後、当該分割された外部電極ごとに調光をする、調光信号を送出することを特徴とするバックライトユニット。 A rare gas fluorescent lamp having a pair of external electrodes arranged along the tube axis is arranged in parallel outside the arc tube, and a driving circuit for lighting the rare gas fluorescent lamp and a dimming signal are sent to the driving circuit. In a backlight unit equipped with a control signal generation circuit,
At least one of the external electrodes of the rare gas fluorescent lamp is divided in the tube axis direction;
A drive circuit connected separately and independently for each of the divided external electrodes;
A starting electrode formed on the inner surface of the tube wall on which the external electrode located at least one end of the rare gas fluorescent lamp is formed,
The control signal generation circuit supplies power to all of the divided external electrodes when starting the lighting of the rare gas fluorescent lamp with respect to the drive circuit, and after a certain period of time, dimming is performed for each of the divided external electrodes. A backlight unit that transmits a dimming signal.
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