JP2010266774A - 液晶画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光効率が高く、フィールドシーケンシャル方式によってカラー画像を表示する、省電力である液晶画像表示装置を提供する。
【解決手段】３色の可視光を発光する光源を備えるバックライトユニットは、光源が二次元的に配置され、３色の可視光を発光する３本の希ガス蛍光ランプ１，２，３よりなり、希ガス蛍光ランプ１，２，３には独立に給電可能な駆動回路７１、７２、７３が接続され、画像信号に基づいて、画素に１枚の画像を表示するフレーム期間が、フレーム期間を３分割した３つのサブフレーム期間により構成され、サブフレーム期間ごとに、３色の可視光を発光する希ガス蛍光ランプ１，２，３が要求される輝度に応じて、サブフレーム期間内の時間比率を可変して順次点灯され、画素は、希ガス蛍光ランプ１，２，３の点灯に同期して光を透過するように駆動される、フィールドシーケンシャル方式により画像を表示する。
【選択図】図３
【解決手段】３色の可視光を発光する光源を備えるバックライトユニットは、光源が二次元的に配置され、３色の可視光を発光する３本の希ガス蛍光ランプ１，２，３よりなり、希ガス蛍光ランプ１，２，３には独立に給電可能な駆動回路７１、７２、７３が接続され、画像信号に基づいて、画素に１枚の画像を表示するフレーム期間が、フレーム期間を３分割した３つのサブフレーム期間により構成され、サブフレーム期間ごとに、３色の可視光を発光する希ガス蛍光ランプ１，２，３が要求される輝度に応じて、サブフレーム期間内の時間比率を可変して順次点灯され、画素は、希ガス蛍光ランプ１，２，３の点灯に同期して光を透過するように駆動される、フィールドシーケンシャル方式により画像を表示する。
【選択図】図３
Description
本発明は、液晶画像表示装置に関する。特にフィールドシーケンシャル方式でカラー映像を表示する液晶画像表示装置に関する。
カラーフィルタを用い、白色光源をバックライトユニットとする液晶画像表示装置においては、バックライトユニットの光をカラーフィルタが吸収するため、バックライトから照射される光の利用効率が低いという問題がある。
そこで、従来から液晶画像表示装置の液晶駆動方法において、ＲＧＢなど複数の原色成分を時分割で順次に表示して、見る者にカラー画像を認識させるフィールドシーケンシャル方式と呼ばれる駆動方法が提案され、知られている。
フィールドシーケンシャル方式の液晶画像表示装置においては、光源として例えば３色の可視光光源を用いられ、液晶表示パネル自体にはカラーフィルタが不要であり、光の利用効率が高いという利点がある。また、カラーフィルタを形成する工程が不要であるという利点がある。
そこで、従来から液晶画像表示装置の液晶駆動方法において、ＲＧＢなど複数の原色成分を時分割で順次に表示して、見る者にカラー画像を認識させるフィールドシーケンシャル方式と呼ばれる駆動方法が提案され、知られている。
フィールドシーケンシャル方式の液晶画像表示装置においては、光源として例えば３色の可視光光源を用いられ、液晶表示パネル自体にはカラーフィルタが不要であり、光の利用効率が高いという利点がある。また、カラーフィルタを形成する工程が不要であるという利点がある。
図８は、従来のフィールドシーケンシャル方式のバックライトユニットを示す。また、図９は、従来のフィールドシーケンシャル方式のバックライトの点灯方法を示すタイミングチャートである。
図８において、高圧発生手段１８４は、直流電源１８１と、トランジスタなどを使った半導体スイッチ１８２と、インバータ１８３を備えている。１８５、１８６、および１８７はそれぞれが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の可視光を発光する冷陰極管であり、それぞれの冷陰極管のスイッチ手段１８８、１８９、および１９０を備えている。
図９において、スイッチ２の開閉に合せて高圧が供給されると、赤、緑、青の光源が順次時分割されて点灯されることによって、３色の光が発光される。これにより、フィールドシーケンシャル方式の液晶画像表示装置用の光源として機能させることができる。
図８において、高圧発生手段１８４は、直流電源１８１と、トランジスタなどを使った半導体スイッチ１８２と、インバータ１８３を備えている。１８５、１８６、および１８７はそれぞれが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の可視光を発光する冷陰極管であり、それぞれの冷陰極管のスイッチ手段１８８、１８９、および１９０を備えている。
図９において、スイッチ２の開閉に合せて高圧が供給されると、赤、緑、青の光源が順次時分割されて点灯されることによって、３色の光が発光される。これにより、フィールドシーケンシャル方式の液晶画像表示装置用の光源として機能させることができる。
ところで、フィールドシーケンシャル方式の液晶画像表示装置においては、液晶、光源ともに非常に高速な動作が要求される。例えば、１枚の画像を表示する期間が１／３０秒である場合には、さらにそれを３色ごとの期間に分けると、１／９０秒ごとに表示が切り替わることとなる。しかも、実際にはこれよりも速い動作が求められる。
しかし、高速な動作であるので、きわめて点灯持続時間が短く、ランプの温度が十分に上昇しないため、冷陰極管の内部に封入された発光物質、例えば水銀などの蒸気圧が上がらないと所望の光量が得られず、入力電力に対しての発光効率が悪いという問題があった。すなわち、フィールドシーケンシャルの利点の１つである、省電力であるという効果が十分ではなかった。なお、光源をＬＥＤにして同等の照度を持つバックライトを得ようとすると高価になってしまう。
しかし、高速な動作であるので、きわめて点灯持続時間が短く、ランプの温度が十分に上昇しないため、冷陰極管の内部に封入された発光物質、例えば水銀などの蒸気圧が上がらないと所望の光量が得られず、入力電力に対しての発光効率が悪いという問題があった。すなわち、フィールドシーケンシャルの利点の１つである、省電力であるという効果が十分ではなかった。なお、光源をＬＥＤにして同等の照度を持つバックライトを得ようとすると高価になってしまう。
以上により、本発明は発光効率が高く、フィールドシーケンシャル方式によってカラー画像を表示する、省電力である液晶画像表示装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、３色の可視光を発光する光源を備えるバックライトユニットと、駆動回路と、液晶表示パネルとを備える液晶画像表示装置において、前記液晶表示パネルは、表示面に対して二次元的に配置され、独立に光を遮蔽／透過する状態を切替え可能な画素群を備え、前記バックライトユニットは、前記液晶パネルの背面に配置され、該光源が該液晶表示パネルの表示面に対応して二次元的に配置され、該光源は、発光管の内部に希ガスが封入され、発光管の外部に管軸に沿って設けられた一対の外部電極と、該一対の外部電極どうしを容量結合するよう発光管内に設けられた導電体よりなる始動電極を有するとともに、それぞれ発光管内に塗布された蛍光体により、３色の可視光を発光する３本の希ガス蛍光ランプよりなり、該希ガス蛍光ランプには独立に給電可能な駆動回路が接続され、画像信号に基づいて、該画素に１枚の画像を表示するフレーム期間が、該フレーム期間を３分割した３つのサブフレーム期間により構成され、該サブフレーム期間ごとに、３色の可視光を発光する希ガス蛍光ランプが要求される輝度に応じて、サブフレーム期間内の時間比率を可変して順次点灯され、該画素は、該希ガス蛍光ランプの点灯に同期して光を透過するように駆動される、フィールドシーケンシャル方式により画像を表示することを特徴とする。
また、本発明は、前記希ガス蛍光ランプが、前記一対の外部電極のうち少なくとも一方が管軸方向に離間するように分割された複数の分割外部電極を有するとともに、該分割外部電極ごとに独立に給電可能な駆動回路が接続され、前記始動電極が、該分割外部電極ごとに設けられることを特徴とする。
本発明によれば、フィールドシーケンシャル方式の液晶画像表示装置において、バックライト光源に希ガス蛍光ランプを用いるので、きわめて短時間の点灯であっても発光効率が低下しない。さらにこれらの希ガス蛍光ランプを液晶表示パネルの表示面に対応させて２次元的に配置して直下型のバックライトを構成し、各々の領域で調光することができるので、必要に応じて点灯させることができ、省電力である。さらに、全ての希ガス蛍光ランプに始動電極が設けられており、点灯始動が容易であるのでフィールドシーケンシャル方式の光源として適している。
また、３色の可視光を発光するランプごとに駆動回路が接続されて、独立に調光、制御することができるため、省電力であり、コントラスト比も向上させることができる。
また、３色の可視光を発光するランプごとに駆動回路が接続されて、独立に調光、制御することができるため、省電力であり、コントラスト比も向上させることができる。
また、本発明によれば、管軸方向に分割された分割外部電極を設けて各々に駆動回路を接続することにより、管軸方向の選択的な調光が可能となるので、少ない本数のランプでバックライトユニットを構成することができ、経済的である。さらに、全ての分割された分割外部電極に始動電極が設けられており、点灯始動が容易であるのでフィールドシーケンシャル方式の光源として適している。
以下に図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本発明の第一の実施形態にかかる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１３、１４が発光管１１の管軸方向に沿って配設されている。発光管の内面には、赤色、緑色、青色の３原色（ＲＧＢ）のうち何れかの可視光を発光する蛍光体が、発光管内面のほぼ全体にわたって塗布された蛍光体層１２が形成されている。
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１３、１４が発光管１１の管軸方向に沿って配設されている。発光管の内面には、赤色、緑色、青色の３原色（ＲＧＢ）のうち何れかの可視光を発光する蛍光体が、発光管内面のほぼ全体にわたって塗布された蛍光体層１２が形成されている。
外部電極１３、１４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の外表面にテープ上金属を貼付したり、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形成される。外部電極の給電部以外は、ガラスペーストを焼成した絶縁膜により被覆されている。
発光管１１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、アルミノ珪酸ガラスなどを用いても良い。
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。
発光管１１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、アルミノ珪酸ガラスなどを用いても良い。
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。
発光管１１の内面に塗布される蛍光体１２は、例えば、赤色（Ｒ）を発光する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（Ｇ）を発光する蛍光体がセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体（ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ）、青色（Ｂ）を発光する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１３、１４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、赤、緑、青のいずれかの可視光が出射される。
このような外部電極型希ガス蛍光ランプによれば、発光管内部では主に希ガスが封入されてエキシマ放電によって発光するため、蛍光体を励起するための発光原理が冷陰極管とは異なり、温度上昇を考慮する必要は無く、フィールドシーケンシャル方式で駆動するための応答性も十分備えている。
このような外部電極型希ガス蛍光ランプによれば、発光管内部では主に希ガスが封入されてエキシマ放電によって発光するため、蛍光体を励起するための発光原理が冷陰極管とは異なり、温度上昇を考慮する必要は無く、フィールドシーケンシャル方式で駆動するための応答性も十分備えている。
図１（ｃ）に示すように、外部電極１３、１４は発光管を挟んで配置されており、その表面は絶縁膜１５によって被覆される。発光管１１の周方向をみると、外部電極が設けられている部分以外の箇所、紙面でいうと左右が開口しており、これが光出射部となって可視光を出射する。この開口は、外部電極の周方向での幅と比較すると十分大きく、光の利用効率が高い構造となっている。
図１（ｂ）に示すように、外部電極１３および外部電極１４の端部に対応する発光管１１の内面側には、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る。
図１（ｂ）に示すように、外部電極１３および外部電極１４の端部に対応する発光管１１の内面側には、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る。
図２（ａ）は、始動電極を説明するための拡大断面図であり、（ｂ）は視点Ｃから見た拡大断面図である。
図２（ａ）において、始動電極２１は、誘電体である発光管１１の管壁を介して、外部電極１３および１４と容量結合している。始動電極２１は例えばカーボンペーストよりなる導電体であり、乾燥、焼成されることによって形成される。始動電極２１は管軸方向に対して周方向に連続して設けられ、図１（ｂ）に示したように例えばＣ字状などである。
また、始動電極２１は両外部電極とのあいだで種火放電を生じさせるために、図２（ｂ）に示すように、視点Ｃから見ると、外部電極１４と交差して見えるように設けられている。これを交差部２３とする。これは、始動電極２１と外部電極１４の距離を最小限にとどめて種火放電の発生を容易にするためであり、外部電極１３との間でも同様の関係になるように形成されている。種火放電は主にこの交差部２３近傍で発生する。
図２（ａ）において、始動電極２１は、誘電体である発光管１１の管壁を介して、外部電極１３および１４と容量結合している。始動電極２１は例えばカーボンペーストよりなる導電体であり、乾燥、焼成されることによって形成される。始動電極２１は管軸方向に対して周方向に連続して設けられ、図１（ｂ）に示したように例えばＣ字状などである。
また、始動電極２１は両外部電極とのあいだで種火放電を生じさせるために、図２（ｂ）に示すように、視点Ｃから見ると、外部電極１４と交差して見えるように設けられている。これを交差部２３とする。これは、始動電極２１と外部電極１４の距離を最小限にとどめて種火放電の発生を容易にするためであり、外部電極１３との間でも同様の関係になるように形成されている。種火放電は主にこの交差部２３近傍で発生する。
また、交差部２３の近傍では蛍光体層１２は設けられずに露出している。交差部２３では、始動電極２１が蛍光体層１２によって覆われていると、蛍光体によって始動電圧が上昇してしまうために、これを部分的に除去しており、その他の領域については発光領域を増やすために蛍光体層１２が設けられている。
始動電極２１によって、低い電圧で発生する種火放電が予備電離放電として発光管内に広がるので、電圧印加からエキシマ放電までの始動が速やかに行われる。すなわち、点灯始動が容易であって、フィールドシーケンシャル方式における短時間での点滅点灯を行う上で好ましい。
次に、上記の希ガス蛍光ランプを用いて形成された、３色光源について説明する。図３は３色光源の点灯回路を説明するためのブロック図である。
図３において、並列配置された希ガス蛍光ランプ１、２、および３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。これらの希ガス蛍光ランプ１、２、および３には、赤、緑、青の３色の可視光を発するための蛍光体が発光管の内面に塗布されている。例えば、希ガス蛍光ランプ１には赤（Ｒ）、２には緑（Ｇ）、３には青（Ｂ）の可視光を放射するための蛍光体が塗布されている。
この３本の希ガス蛍光ランプはそれぞれが１色ずつ別々の可視光を発光する１つの３色光源を構成する。この３色光源は、バックライトユニットの一部として二次元的に配置される３色光源ＴＣ１１となる。
図３において、並列配置された希ガス蛍光ランプ１、２、および３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。これらの希ガス蛍光ランプ１、２、および３には、赤、緑、青の３色の可視光を発するための蛍光体が発光管の内面に塗布されている。例えば、希ガス蛍光ランプ１には赤（Ｒ）、２には緑（Ｇ）、３には青（Ｂ）の可視光を放射するための蛍光体が塗布されている。
この３本の希ガス蛍光ランプはそれぞれが１色ずつ別々の可視光を発光する１つの３色光源を構成する。この３色光源は、バックライトユニットの一部として二次元的に配置される３色光源ＴＣ１１となる。
希ガス蛍光ランプ１、２、および３の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、外部電極１３は高電圧を供給する電極である。ここでは、外部電極１４は共通の配線により接地されているが別々でもよい。
各希ガス蛍光ランプ１、２、および３の外部電極１３には、駆動回路７１、７２、および７３が接続されている。
各駆動回路７１、７２、および７３を構成するのは、トランス４１、４２および４３、ＤＣ電源３１、３２、および３３、スイッチング素子回路５１、５２、および５３、スイッチング動作信号生成回路６１、６２、および６３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８０が接続され、制御信号発生回路８０には画像信号処理回路８１が接続されている。
各希ガス蛍光ランプ１、２、および３の外部電極１３には、駆動回路７１、７２、および７３が接続されている。
各駆動回路７１、７２、および７３を構成するのは、トランス４１、４２および４３、ＤＣ電源３１、３２、および３３、スイッチング素子回路５１、５２、および５３、スイッチング動作信号生成回路６１、６２、および６３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８０が接続され、制御信号発生回路８０には画像信号処理回路８１が接続されている。
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調光信号であるＰＷＭ信号を生成する。
画像信号処理回路８１が画像信号を受け取ると、制御信号発生回路８０より、この画像信号に基づいて決定されたそれぞれの希ガス蛍光ランプの放電を行うための調光信号をスイッチング動作信号生成回路６１に送出する。
画像信号処理回路８１が画像信号を受け取ると、制御信号発生回路８０より、この画像信号に基づいて決定されたそれぞれの希ガス蛍光ランプの放電を行うための調光信号をスイッチング動作信号生成回路６１に送出する。
スイッチング動作信号生成回路６１、６２、および６３は調光信号を受けとると、この調光信号に基づいてスイッチング素子回路５１、５２、および５３を動作す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、５２、および５３により交流電圧に変換して各ランプを点灯させる。
調光は、ＰＷＭ信号によって、ある一定期間内において、点灯時間の時間比率を可変させて希ガス蛍光ランプを点灯する、いわゆるデューティ調光により行われる。
調光は、ＰＷＭ信号によって、ある一定期間内において、点灯時間の時間比率を可変させて希ガス蛍光ランプを点灯する、いわゆるデューティ調光により行われる。
図４は、上記の３色光源群を配列したバックライトユニットの正面図である。
このバックライトユニット１００は、後述する液晶表示パネルの背面に配置され、いわゆる直下型の光源として機能する。並列配置された希ガス蛍光ランプによって構成された３色光源ＴＣ１１〜ＴＣ３４は、液晶表示パネルの表示面に対応して二次元的に配置され、この３色光源どうしが独立に給電され、調光されるので、画像の表示面内の領域ごとに輝度を制御して明暗をつけることができ、不要な点灯を節約することができる。また、液晶の制御によらず明暗をつけることができるため、コントラスト比も向上する。
このバックライトユニット１００は、後述する液晶表示パネルの背面に配置され、いわゆる直下型の光源として機能する。並列配置された希ガス蛍光ランプによって構成された３色光源ＴＣ１１〜ＴＣ３４は、液晶表示パネルの表示面に対応して二次元的に配置され、この３色光源どうしが独立に給電され、調光されるので、画像の表示面内の領域ごとに輝度を制御して明暗をつけることができ、不要な点灯を節約することができる。また、液晶の制御によらず明暗をつけることができるため、コントラスト比も向上する。
図５は、図４に示したバックライトユニットを用いた液晶画像表示装置の構成を示す斜視図である。
図５において、バックライトユニット１００は液晶表示パネル２００の背面に配置される。
バックライトユニット１００と液晶表示パネル２００の間には、光を出射方向に均一な面状光源にするために、拡散板９２、拡散シート９３、および指向性制御シート９４が設けられる。
図５において、バックライトユニット１００は液晶表示パネル２００の背面に配置される。
バックライトユニット１００と液晶表示パネル２００の間には、光を出射方向に均一な面状光源にするために、拡散板９２、拡散シート９３、および指向性制御シート９４が設けられる。
液晶表示パネル２００は、各画素が行列状に二次元的に配列され、それぞれが独立に光を遮蔽／透過する状態を切り替え可能な白黒画像（白黒階調画像）を表示するモノクロ液晶表示パネルであり、カラーフィルタを備えないものである。なお、図示しないが、液晶表示パネル２００は、例えば偏光板と液晶表示素子よりなり、液晶表示素子は、ガラス基板と液晶層と、透明電極等で構成される。すなわち、液晶表示パネル２００は、３色光源群であるバックライトユニット１００から出射される光の遮蔽／透過を切り替えるシャッターの役割のみを担う。
液晶表示パネル２００は液晶表示パネル駆動回路８３に接続されている。液晶パネル駆動回路８３は、制御信号発生回路８２に接続されており、画像信号からの情報を受けて、バックライトユニットの発光と同期して液晶表示パネル２００の各画素を独立に駆動することができる。
液晶表示パネル２００は液晶表示パネル駆動回路８３に接続されている。液晶パネル駆動回路８３は、制御信号発生回路８２に接続されており、画像信号からの情報を受けて、バックライトユニットの発光と同期して液晶表示パネル２００の各画素を独立に駆動することができる。
図６（ａ）は、図５に示した液晶画像表示装置についての、ある１画素の表示方法を説明するためのタイミングチャート図であり、（ｂ）はその他の例を示す。それぞれ、赤色（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の表示をするための、希ガス蛍光ランプの点灯タイミングを示す。また、タイミングチャートにおいて、「オン」と表示されている期間については、光源であるランプが点灯していると共に、シャッターである液晶表示パネルも光を透過できる状態になるよう同期して駆動されているものとする。「オフ」とされている期間には、ランプが点灯していないか、または液晶が光を遮蔽できる状態にある等、画像が表示されないものとする。なお、実際には液晶の状態を変化させるための、いわゆる立上り、立下り等の液晶応答時間が考慮されるが、ここではランプの点灯タイミングのみに着目し、図示していない。
ここで、図６（ａ）に示したフレーム期間ＦＳ１は、1枚の画像が表示される期間を示す。次のフレーム期間ＦＳ２が開始されると、次の画像が表示される。１フレーム期間は、さらに３期間に均等に時分割したサブフレーム期間ＳＦＳ１１、ＳＦＳ１２、およびＳＦＳ１３によって構成される。
あるフレーム期間、例えば図６に示したＦＳ１中において、最初のサブフレーム期間ＳＦＳ１１では、赤色に相当するランプのみが点灯し、赤色が液晶表示パネルに表示される。次のサブフレーム期間ＳＦＳ１２では、緑色に相当するランプのみが点灯し、緑色が液晶表示パネルに表示される。次のサブフレーム期間ＳＦＳ１３では、青色に相当するランプのみが点灯し、青色が液晶表示パネルに表示される。
このように、フィールドシーケンシャル方式によれば、赤色成分の表示に相当するサブフレーム期間ＳＦＳ１、緑色成分の表示に相当するサブフレーム期間ＳＦＳ２、青色成分の表示に相当するサブフレーム期間ＳＦＳ３が順次表示されることで、各サブフレーム期間の色の重ね合わせによりカラー画像が表示される。
このように、フィールドシーケンシャル方式によれば、赤色成分の表示に相当するサブフレーム期間ＳＦＳ１、緑色成分の表示に相当するサブフレーム期間ＳＦＳ２、青色成分の表示に相当するサブフレーム期間ＳＦＳ３が順次表示されることで、各サブフレーム期間の色の重ね合わせによりカラー画像が表示される。
各サブフレーム期間内においては、調光信号によって一定期間内での点灯時間比率（以下、デューティ比と呼ぶ）を可変して適宜設定することにより、希ガス蛍光ランプの点灯時間を調節して調光をすることができる。例えば、輝度を明るくする場合にはデューティ比を大きく、輝度を暗くする場合にはデューティ比を小さくする。これによって、各色の成分を調節して混合し、画像信号に基づいて、要求された色を表現することができるとともに、輝度も調節できる。
希ガス蛍光ランプが光源であるので、短時間の点滅的な点灯であっても温度上昇が十分ではないことによって発光効率が低下したりしない。これにより、必要に応じてデューティ比を小さくし、減光して電力を節約することができる。
希ガス蛍光ランプが光源であるので、短時間の点滅的な点灯であっても温度上昇が十分ではないことによって発光効率が低下したりしない。これにより、必要に応じてデューティ比を小さくし、減光して電力を節約することができる。
第２のフレーム期間ＦＳ２に示すように、このフレーム期間ＦＳ２の最後のサブフレーム期間ＳＦＳ２３においては、青色成分と赤色成分が同時に点灯されるよう設定されている。このように２色以上を同時に点灯すると、３分割して点灯したときと比べて、表示する画面の色に合わせるとともに、高い輝度で表示することができる。これは、各色成分の視感度特性によるもので、緑色成分が最も視感度が高く、次いで赤色成分、青色成分となることを利用したものである。
また、図６（ｂ）に示すように、ＳＦＳ１３の期間内での点灯状態のようにある期間中に３色を同時に点灯させてもよい。この場合は、３色の混合によって表示される色は白色である。２色以上同時に点灯するのはどのサブフレーム期間でもよく、例えばＳＦＳ２１に示すように、はじめのサブフレーム期間に赤色と緑色を同時に点灯しても良い。
このように、３色光源のそれぞれのランプが独立に点灯されて、１つのサブフレーム期間内で、1色のみ点灯したり、２色点灯したり、ということが可能である。
通常、フィールドシーケンシャル方式においては、２色以上を同時に点灯することは行われないが、本発明は、ある１枚の画像において、それを表示するための１フレーム期間を３分割した１のサブフレーム期間において、表示画面の色に合わせるとともに、専ら輝度を向上させるため、同時に２色以上の光源を点灯することにより、視感度特性を利用して、輝度を向上させることができる。そのため、少ない電力で高輝度とすることが可能であり、画像信号の要求に応じて高輝度とすることができる。
通常、フィールドシーケンシャル方式においては、２色以上を同時に点灯することは行われないが、本発明は、ある１枚の画像において、それを表示するための１フレーム期間を３分割した１のサブフレーム期間において、表示画面の色に合わせるとともに、専ら輝度を向上させるため、同時に２色以上の光源を点灯することにより、視感度特性を利用して、輝度を向上させることができる。そのため、少ない電力で高輝度とすることが可能であり、画像信号の要求に応じて高輝度とすることができる。
上記の1画素についての画像の表示方法が、液晶表示パネルにマトリクス状に設けられたすべての画素において行われることにより、発光効率が高く、きわめて省電力である液晶画像表示装置を実現することができる。
図７（ａ）は、本発明の第二の実施形態にかかる希ガス蛍光ランプを説明するための図である。この希ガス蛍光ランプの外部電極以外の構成は図１（ａ）に示した希ガス蛍光ランプと同様であり、この図において、図１（ａ）と同様の符号については説明を省略する。
図７（ａ）においては、外部電極１３１、１３２、１３３、および１３４は、例えば高電圧側に接続される電極であるが、管軸方向に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、外部電極１４は、外部電極１３１、１３２、１３３、および１３４に対して共有の接地電極である。この管軸方向に分割された外部電極１３１、１３２、１３３および１３３を分割外部電極ともいい、これらを総称して分割外部電極群ともいう。また、これら１３１、１３２、１３３、１３４および１４を合せて一対の外部電極という。なお外部電極１４も、管軸方向に複数に分割して配設してもよい。
図７（ａ）においては、外部電極１３１、１３２、１３３、および１３４は、例えば高電圧側に接続される電極であるが、管軸方向に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、外部電極１４は、外部電極１３１、１３２、１３３、および１３４に対して共有の接地電極である。この管軸方向に分割された外部電極１３１、１３２、１３３および１３３を分割外部電極ともいい、これらを総称して分割外部電極群ともいう。また、これら１３１、１３２、１３３、１３４および１４を合せて一対の外部電極という。なお外部電極１４も、管軸方向に複数に分割して配設してもよい。
また、分割外部電極１３１、１３２、１３３、および１３４ごとに、図２で示したものと同様の始動電極２１が設けられる。これは、ランプの端部にのみ始動電極２１が設けられていても、各分割外部電極と始動電極２１との距離が離れていると、易始動部位としての役割が果たせないためである。このように外部電極を分割した場合には分割外部電極ごとに始動電極を設ける必要がある。
また、始動電極を設けた箇所は暗部となってしまうが、図２（ｂ）において示したように外部電極と始動電極の交差部２３の近傍のみを露出させるように蛍光体層１２を形成することにより、発光領域を増やすことができる。
また、始動電極を設けた箇所は暗部となってしまうが、図２（ｂ）において示したように外部電極と始動電極の交差部２３の近傍のみを露出させるように蛍光体層１２を形成することにより、発光領域を増やすことができる。
この分割外部電極群の各々に、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、各分割外部電極に対して異なる給電をすることができる。
例えば、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置されている点灯領域では放電が生じない。このように分割外部電極ごとに発光できるので、一本のランプであっても管軸方向で点灯領域を選択して調光することができ、不要な電力を節約することができる。
また、一本のランプに複数の外部電極が形成されているが、この外部電極どうしは放電空間が連通しているために、管軸方向で隣接する分割外部電極が放電している場合には、それを予備電離放電として利用することが出来るので、始動性を高めることができる。
例えば、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置されている点灯領域では放電が生じない。このように分割外部電極ごとに発光できるので、一本のランプであっても管軸方向で点灯領域を選択して調光することができ、不要な電力を節約することができる。
また、一本のランプに複数の外部電極が形成されているが、この外部電極どうしは放電空間が連通しているために、管軸方向で隣接する分割外部電極が放電している場合には、それを予備電離放電として利用することが出来るので、始動性を高めることができる。
次に、この分割外部電極を有する希ガス蛍光ランプを用いて形成された、３色光源群によるバックライトユニットについて説明する。図７（ｂ）は図４において示したバックライトユニットを、上述の希ガス蛍光ランプを用いて構成した３色光源群による、バックライトユニットの正面図である。
図７（ｂ）においては、バックライトユニット１００は、上述の希ガス蛍光ランプ３本を並列配置して３色光源を構成し、それぞれに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の可視光を発光するための蛍光体層が発光管の内部に形成されている。
さらに、この３本のランプの管軸方向に４分割された分割外部電極ごとに駆動回路が接続されている。これにより、実質的に４つの３色光源が管軸方向に沿って配置されているのと同様の構成となっている。
したがって、この図７（ｂ）は、比較的長尺のランプと分割外部電極を用いることによって、バックライトユニットとしては図４に示したものと同様の動作が可能であり、３色光源ＴＣ１１〜ＴＣ３４は独立に給電され、調光することができる。
図７（ｂ）においては、バックライトユニット１００は、上述の希ガス蛍光ランプ３本を並列配置して３色光源を構成し、それぞれに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の可視光を発光するための蛍光体層が発光管の内部に形成されている。
さらに、この３本のランプの管軸方向に４分割された分割外部電極ごとに駆動回路が接続されている。これにより、実質的に４つの３色光源が管軸方向に沿って配置されているのと同様の構成となっている。
したがって、この図７（ｂ）は、比較的長尺のランプと分割外部電極を用いることによって、バックライトユニットとしては図４に示したものと同様の動作が可能であり、３色光源ＴＣ１１〜ＴＣ３４は独立に給電され、調光することができる。
上記の希ガス蛍光ランプを用いたバックライトユニットによれば、長尺な希ガス蛍光ランプも利用して、管軸方向に複数の点灯領域を形成することができるため、１つの３色光源群ごとに各色のランプを３本ずつ用意する必要が無く、ランプの本数が少なくなるために経済的である。
従来の冷陰極管は管軸方向に放電するものであるため、管軸方向での点灯領域を選択して発光させることはできなかったが、この希ガス蛍光ランプによれば管軸方向での選択的な調光が可能である。
また、分割外部電極ごとに始動電極が設けられているために、始動が容易であり、高速で動作するフィールドシーケンシャル方式用の光源として適している。
従来の冷陰極管は管軸方向に放電するものであるため、管軸方向での点灯領域を選択して発光させることはできなかったが、この希ガス蛍光ランプによれば管軸方向での選択的な調光が可能である。
また、分割外部電極ごとに始動電極が設けられているために、始動が容易であり、高速で動作するフィールドシーケンシャル方式用の光源として適している。
なお、上記の図７（ｂ）に示したバックライトユニットを用いた液晶画像表示装置の構成およびその画像表示方法については、図４で示したバックライトユニットによるものと同様であるから説明を省略する。
１ 希ガス蛍光ランプ
２ 希ガス蛍光ランプ
３ 希ガス蛍光ランプ
１１ 発光管
１２ 蛍光体層
１３ 外部電極
１４ 外部電極
１５ 絶縁膜
２１ 始動電極
２３ 交差部
２４ 露出部
３１ ＤＣ電源
３２ ＤＣ電源
３３ ＤＣ電源
４１ トランス
４２ トランス
４３ トランス
５１ スイッチング素子回路
５２ スイッチング素子回路
５３ 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
６２ スイッチング動作信号生成回路
６３ スイッチング動作信号生成回路
７１ 駆動回路
７２ 駆動回路
７３ 駆動回路
８０ 制御信号発生回路
８１ 画像信号処理回路
８３ 液晶表示パネル駆動回路
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
１００ バックライトユニット
１３１ 外部電極
１３２ 外部電極
１３３ 外部電極
１３４ 外部電極
１８１ 直流電源
１８２ 半導体スイッチ
１８３ インバータ
１８４ 高電圧発生手段
１８５ 冷陰極管
１８６ 冷陰極管
１８７ 冷陰極管
１８８ スイッチ手段
１８９ スイッチ手段
１９０ スイッチ手段
２００ 液晶画像表示装置
Ｓ 放電空間
ＴＣ１１〜ＴＣ３４ ３色光源
２ 希ガス蛍光ランプ
３ 希ガス蛍光ランプ
１１ 発光管
１２ 蛍光体層
１３ 外部電極
１４ 外部電極
１５ 絶縁膜
２１ 始動電極
２３ 交差部
２４ 露出部
３１ ＤＣ電源
３２ ＤＣ電源
３３ ＤＣ電源
４１ トランス
４２ トランス
４３ トランス
５１ スイッチング素子回路
５２ スイッチング素子回路
５３ 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
６２ スイッチング動作信号生成回路
６３ スイッチング動作信号生成回路
７１ 駆動回路
７２ 駆動回路
７３ 駆動回路
８０ 制御信号発生回路
８１ 画像信号処理回路
８３ 液晶表示パネル駆動回路
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
１００ バックライトユニット
１３１ 外部電極
１３２ 外部電極
１３３ 外部電極
１３４ 外部電極
１８１ 直流電源
１８２ 半導体スイッチ
１８３ インバータ
１８４ 高電圧発生手段
１８５ 冷陰極管
１８６ 冷陰極管
１８７ 冷陰極管
１８８ スイッチ手段
１８９ スイッチ手段
１９０ スイッチ手段
２００ 液晶画像表示装置
Ｓ 放電空間
ＴＣ１１〜ＴＣ３４ ３色光源
Claims (2)
- ３色の可視光を発光する光源を備えるバックライトユニットと、駆動回路と、液晶表示パネルとを備える液晶画像表示装置において、
前記液晶表示パネルは、表示面に対して二次元的に配置され、独立に光を遮蔽／透過する状態を切替え可能な画素群を備え、
前記バックライトユニットは、前記液晶パネルの背面に配置され、該光源が該液晶表示パネルの表示面に対応して二次元的に配置され、
該光源は、発光管の内部に希ガスが封入され、発光管の外部に管軸に沿って設けられた一対の外部電極と、該一対の外部電極どうしを容量結合するよう発光管内に設けられた導電体よりなる始動電極を有するとともに、それぞれ発光管内に塗布された蛍光体により、３色の可視光を発光する３本の希ガス蛍光ランプよりなり、
該希ガス蛍光ランプには独立に給電可能な駆動回路が接続され、
画像信号に基づいて、該画素に１枚の画像を表示するフレーム期間が、該フレーム期間を３分割した３つのサブフレーム期間により構成され、
該サブフレーム期間ごとに、３色の可視光を発光する希ガス蛍光ランプが要求される輝度に応じて、サブフレーム期間内の時間比率を可変して順次点灯され、
該画素は、該希ガス蛍光ランプの点灯に同期して光を透過するように駆動される、フィールドシーケンシャル方式により画像を表示することを特徴とする液晶画像表示装置。 - 前記希ガス蛍光ランプは、前記一対の外部電極のうち少なくとも一方が管軸方向に離間するように分割された複数の分割外部電極を有するとともに、該分割外部電極ごとに独立に給電可能な駆動回路が接続され、
前記始動電極が、該分割外部電極ごとに設けられることを特徴とする液晶画像表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009119428A JP2010266774A (ja) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | 液晶画像表示装置 |
| KR1020100037771A KR20100124205A (ko) | 2009-05-18 | 2010-04-23 | 액정 화상 표시 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009119428A JP2010266774A (ja) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | 液晶画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010266774A true JP2010266774A (ja) | 2010-11-25 |
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ID=43363774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009119428A Pending JP2010266774A (ja) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | 液晶画像表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| KR (1) | KR20100124205A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011132437A1 (ja) * | 2010-04-20 | 2011-10-27 | シャープ株式会社 | 表示装置 |
| US9122106B2 (en) | 2012-10-17 | 2015-09-01 | Samsung Display Co., Ltd. | Display apparatus |
-
2009
- 2009-05-18 JP JP2009119428A patent/JP2010266774A/ja active Pending
-
2010
- 2010-04-23 KR KR1020100037771A patent/KR20100124205A/ko not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100124205A (ko) | 2010-11-26 |
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