JP3471782B2 - 平面型蛍光ランプユニット及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
平面型蛍光ランプユニット及びそれを用いた液晶表示装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平面型蛍光ランプ
ユニット及び平面型蛍光ランプをバックライトとして用
いた液晶表示装置に関するものである。
ユニット及び平面型蛍光ランプをバックライトとして用
いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】透過型液晶表示装置や半透過型液晶表示
装置においては、バックライトを必要とする。このバッ
クラトには大きく分けるとエッジラト方式と直下方式の
二つのタイプが存在する。
装置においては、バックライトを必要とする。このバッ
クラトには大きく分けるとエッジラト方式と直下方式の
二つのタイプが存在する。
【０００３】エッジライト方式は、液晶表示パネルの背
後から逸れた端部に円管型の蛍光ランプを配置し、アク
リル等からなる導光板により液晶表示パネルの背後に光
を導き、拡散シートによって光を拡散して輝度ムラを緩
和させて、液晶表示パネルに光を入射させる方式であ
る。エッジライト方式の場合、蛍光ランプを光源とする
光を液晶パネルの背後に効率よく均一に導光する技術が
難しい。それは液晶表示装置が大画面になるほど困難と
なる。また、額縁部に蛍光ランプを設置するため、狭額
縁化について不利である。
後から逸れた端部に円管型の蛍光ランプを配置し、アク
リル等からなる導光板により液晶表示パネルの背後に光
を導き、拡散シートによって光を拡散して輝度ムラを緩
和させて、液晶表示パネルに光を入射させる方式であ
る。エッジライト方式の場合、蛍光ランプを光源とする
光を液晶パネルの背後に効率よく均一に導光する技術が
難しい。それは液晶表示装置が大画面になるほど困難と
なる。また、額縁部に蛍光ランプを設置するため、狭額
縁化について不利である。
【０００４】また、従来の直下方式として、液晶表示パ
ネルの背後にランプハウスを形成し、その中に円管型の
蛍光ランプを何本か並設するものがある（仮称：並列ラ
ンプ方式）。この直下方式の場合、独立した光源を複数
用いるために、液晶表示パネルに蛍光ランプをあまり近
づけすぎると局所に集中的に光が照射されてしまい、輝
度ムラが観測される。そこで、光を拡散させるために蛍
光ランプと液晶表示パネルとの間にある程度の距離を設
けるとともに、拡散板を介在させることが必要となる。
そのため、薄型化の要請に応えることは困難である。
ネルの背後にランプハウスを形成し、その中に円管型の
蛍光ランプを何本か並設するものがある（仮称：並列ラ
ンプ方式）。この直下方式の場合、独立した光源を複数
用いるために、液晶表示パネルに蛍光ランプをあまり近
づけすぎると局所に集中的に光が照射されてしまい、輝
度ムラが観測される。そこで、光を拡散させるために蛍
光ランプと液晶表示パネルとの間にある程度の距離を設
けるとともに、拡散板を介在させることが必要となる。
そのため、薄型化の要請に応えることは困難である。
【０００５】また、直下方式として、平面型蛍光ランプ
も提案されている。その一例として、特表２０００−５
００２７７号公報（ＰＣＴ／で９７／０１９８９）を図
１に示す。図１（ａ）は平面図であり図１（ｂ）はその
断面図である。５８は陰極であり、５９は陽極である。
このように、多数の陰極および陽極が底板ガラス６０上
に交互に平行に配置された平面型蛍光ランプが開示され
ている。
も提案されている。その一例として、特表２０００−５
００２７７号公報（ＰＣＴ／で９７／０１９８９）を図
１に示す。図１（ａ）は平面図であり図１（ｂ）はその
断面図である。５８は陰極であり、５９は陽極である。
このように、多数の陰極および陽極が底板ガラス６０上
に交互に平行に配置された平面型蛍光ランプが開示され
ている。
【０００６】ここで、この平面型蛍光ランプの動作を簡
単に説明する。図２（ａ）は駆動電圧波形を示し、図２
（ｂ）は放電箇所を示す。陽極に正電圧を陰極に負電圧
を印加すると、図２（ｂ）に示すように陰極に設けられ
た突起部を頂点に対向する陽極を底辺とする△形の所で
放電が起きる。この放電により、蛍光ランプ内に封入さ
れている希ガスにより紫外線励起が発生し、これが上板
ガラス６１の内壁に塗られた蛍光層６３に当たって可視
光として発光する。ここで、期間Ｔ１では陽極と陰極の
間で放電が行われ、期間Ｔ２は放電が行われないアフタ
ーグローの期間であり、ガス封入物の原子同士の再結合
が行われる。原子再結合は放電時の発光に寄与するため
に、期間Ｔ２を設定することにより発光効率が向上す
る。
単に説明する。図２（ａ）は駆動電圧波形を示し、図２
（ｂ）は放電箇所を示す。陽極に正電圧を陰極に負電圧
を印加すると、図２（ｂ）に示すように陰極に設けられ
た突起部を頂点に対向する陽極を底辺とする△形の所で
放電が起きる。この放電により、蛍光ランプ内に封入さ
れている希ガスにより紫外線励起が発生し、これが上板
ガラス６１の内壁に塗られた蛍光層６３に当たって可視
光として発光する。ここで、期間Ｔ１では陽極と陰極の
間で放電が行われ、期間Ｔ２は放電が行われないアフタ
ーグローの期間であり、ガス封入物の原子同士の再結合
が行われる。原子再結合は放電時の発光に寄与するため
に、期間Ｔ２を設定することにより発光効率が向上す
る。
【０００７】このように、平面蛍光ランプの場合は複数
の電極対の放電が１枚の蛍光層に対して起こり、外から
見て１つのランプとして働くので、上述の並列ランプ方
式よりも輝度ムラが少ない、という利点がある。従っ
て、平面蛍光ランプを従来の並列ランプよりも液晶表示
パネルいの近づけても、輝度ムラが観測されにくい。よ
って、平面型蛍光ランプは、液晶表示装置の大画面化と
薄型化の双方の要請に応えることができる技術として期
待される。
の電極対の放電が１枚の蛍光層に対して起こり、外から
見て１つのランプとして働くので、上述の並列ランプ方
式よりも輝度ムラが少ない、という利点がある。従っ
て、平面蛍光ランプを従来の並列ランプよりも液晶表示
パネルいの近づけても、輝度ムラが観測されにくい。よ
って、平面型蛍光ランプは、液晶表示装置の大画面化と
薄型化の双方の要請に応えることができる技術として期
待される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のした従
来の平面型蛍光ランプは、図２に示したように電極間に
電圧パルスを印加すると、ある特定の場所においてのみ
放電が生じる。このため輝度の値が局所的に異なる輝度
ムラが生じる。その結果、液晶表示装置のバックライト
として使用する場合は、輝度ムラを緩和するために、ラ
ンプと表示パネルとの間に挿入する拡散板の厚さを調整
したり、ランプと拡散板との間に空間を設けることが必
要となっていた。
来の平面型蛍光ランプは、図２に示したように電極間に
電圧パルスを印加すると、ある特定の場所においてのみ
放電が生じる。このため輝度の値が局所的に異なる輝度
ムラが生じる。その結果、液晶表示装置のバックライト
として使用する場合は、輝度ムラを緩和するために、ラ
ンプと表示パネルとの間に挿入する拡散板の厚さを調整
したり、ランプと拡散板との間に空間を設けることが必
要となっていた。
【０００９】しかし、輝度ムラ緩和のために多量の拡散
板を用いたり、パネルとランプの間の空間を大きくする
と、液晶表示装置全体の厚みが増加してしまうことにな
り、液晶表示装置の薄型化という要請に反する結果とな
るという問題がある。また、拡散板の厚さが増加するこ
とにより平面型蛍光ランプの重量が増加し、液晶表示装
置等の軽量化という要請に反する結果となるという問題
がある。
板を用いたり、パネルとランプの間の空間を大きくする
と、液晶表示装置全体の厚みが増加してしまうことにな
り、液晶表示装置の薄型化という要請に反する結果とな
るという問題がある。また、拡散板の厚さが増加するこ
とにより平面型蛍光ランプの重量が増加し、液晶表示装
置等の軽量化という要請に反する結果となるという問題
がある。
【００１０】本発明は以上の従来技術における問題に鑑
みてなされたものであって、放電発生箇所に対応した輝
度ムラの発生を低減することが可能な平面型蛍光ランプ
ユニットを提供することを課題とする。
みてなされたものであって、放電発生箇所に対応した輝
度ムラの発生を低減することが可能な平面型蛍光ランプ
ユニットを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、低
基板と上基板とが対向配置され枠部材を介して貼り合わ
せられ、内部に略平行に配設された複数の放電電極を備
え、それら放電電極間で構成される放電領域で放電が行
われて発光する平面型蛍光ランプと、前記平面型蛍光ラ
ンプを駆動する駆動回路とを備えた平面型蛍光ランプユ
ニットにおいて、前記放電領域は互いに異なる二つのグ
ループに分けられ、それら異なる放電領域で放電が交互
に行われることを特徴とするものである。
基板と上基板とが対向配置され枠部材を介して貼り合わ
せられ、内部に略平行に配設された複数の放電電極を備
え、それら放電電極間で構成される放電領域で放電が行
われて発光する平面型蛍光ランプと、前記平面型蛍光ラ
ンプを駆動する駆動回路とを備えた平面型蛍光ランプユ
ニットにおいて、前記放電領域は互いに異なる二つのグ
ループに分けられ、それら異なる放電領域で放電が交互
に行われることを特徴とするものである。
【００１２】このように、放電領域が時間と共に切り替
わるので、人の目には放電領域がランプ全体に拡大した
かのように見えるので、場所による輝度ムラが抑制され
る。
わるので、人の目には放電領域がランプ全体に拡大した
かのように見えるので、場所による輝度ムラが抑制され
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態につ
き図面を参照して説明する。図３は本願発明の平面型蛍
光ランプを液晶表示装置のバックライトとして使用した
構成を示す。液晶表示パネル６と平面型蛍光ランプ２０
とをフロントシャーシ７とリアシャーシ９で挟み、リア
シャーシ裏面には、ランプ２０を駆動する電圧波形を発
生するインバータ回路を搭載した回路基板を配し、ラン
プの電源ケーブル１３を回路基板に接続した構成を示し
ている。
き図面を参照して説明する。図３は本願発明の平面型蛍
光ランプを液晶表示装置のバックライトとして使用した
構成を示す。液晶表示パネル６と平面型蛍光ランプ２０
とをフロントシャーシ７とリアシャーシ９で挟み、リア
シャーシ裏面には、ランプ２０を駆動する電圧波形を発
生するインバータ回路を搭載した回路基板を配し、ラン
プの電源ケーブル１３を回路基板に接続した構成を示し
ている。
【００１４】以降、本願発明のランプについて説明す
る。図４は本発明の実施の形態１のランプの構成を示す
ものである。図４（ａ）は断面構造の一部を、図４
（ｂ）は放電電極の平面的な並びの構成を示す図であ
る。底基板上（例えば、プラスチックやガラス）に電極
ＡおよびＢが略平行に交互に配列され、電極Ａはその一
端で互いに接続され、電極Ｂもその一端で互いに接続さ
れている。ここでは、相互接続された電極Ａの集合体を
グループ１の電極、また相互接続された電極Ｂの集合体
をグループ２の電極と呼ぶことにする。各々のグループ
の電極は所定の間隔で放電突起を備えており、その放電
突起の位置はグループ１と２とで千鳥状に互い違いに配
置されている。
る。図４は本発明の実施の形態１のランプの構成を示す
ものである。図４（ａ）は断面構造の一部を、図４
（ｂ）は放電電極の平面的な並びの構成を示す図であ
る。底基板上（例えば、プラスチックやガラス）に電極
ＡおよびＢが略平行に交互に配列され、電極Ａはその一
端で互いに接続され、電極Ｂもその一端で互いに接続さ
れている。ここでは、相互接続された電極Ａの集合体を
グループ１の電極、また相互接続された電極Ｂの集合体
をグループ２の電極と呼ぶことにする。各々のグループ
の電極は所定の間隔で放電突起を備えており、その放電
突起の位置はグループ１と２とで千鳥状に互い違いに配
置されている。
【００１５】そして電極の上から、誘電体層２２が被着
されている。一方、透明な基板である上基板１（例え
ば、プラスチックやガラス）の内面には、蛍光体層２１
が被着されている。このような２枚の基板を対向配置
し、枠部材３を介してフリットガラス（低融点ガラス）
１１を用いて貼り合わせている。
されている。一方、透明な基板である上基板１（例え
ば、プラスチックやガラス）の内面には、蛍光体層２１
が被着されている。このような２枚の基板を対向配置
し、枠部材３を介してフリットガラス（低融点ガラス）
１１を用いて貼り合わせている。
【００１６】次にその動作を説明する。図５は電極Ａお
よびＢに印加する電圧波形図である。ここで、期間Ｔ１
では電極Ａに負電圧を電極Ｂに正電圧を印加し、期間Ｔ
２では電極Ａに正電圧を期間Ｂに負電圧を印加してい
る。期間Ｔ１と期間Ｔ２は時間的に隣接している。この
例では、極性の異なる２つのパルス波形を用いている
が、これに限らず、正弦波の正側半波整流波形、負側半
波整流波形を用いても良い。要するに、第１のグループ
と第２のグループで相対的に電位が反転するような電圧
波形であれば良いことは自明である。
よびＢに印加する電圧波形図である。ここで、期間Ｔ１
では電極Ａに負電圧を電極Ｂに正電圧を印加し、期間Ｔ
２では電極Ａに正電圧を期間Ｂに負電圧を印加してい
る。期間Ｔ１と期間Ｔ２は時間的に隣接している。この
例では、極性の異なる２つのパルス波形を用いている
が、これに限らず、正弦波の正側半波整流波形、負側半
波整流波形を用いても良い。要するに、第１のグループ
と第２のグループで相対的に電位が反転するような電圧
波形であれば良いことは自明である。
【００１７】図５に示す電圧波形を印加した時に、２つ
のグループの電極間の放電領域を模擬的に示したのが、
図６である。電極Ａが陰極となり電極Ｂが陽極となる期
間Ｔ１では、電極Ａの放電突起部を頂点とし、対向する
電極Ｂを底辺とする三角領域で放電が起きる。一方、電
極Ａが陽極となり電極Ｂが陰極となる期間Ｔ２では、電
極Ｂの放電突起部を頂点とし、対向する電極Ａを底辺と
する三角領域で放電が起きる。このように、連続する２
つの期間で交互に放電領域が入れ替わるように放電す
る。
のグループの電極間の放電領域を模擬的に示したのが、
図６である。電極Ａが陰極となり電極Ｂが陽極となる期
間Ｔ１では、電極Ａの放電突起部を頂点とし、対向する
電極Ｂを底辺とする三角領域で放電が起きる。一方、電
極Ａが陽極となり電極Ｂが陰極となる期間Ｔ２では、電
極Ｂの放電突起部を頂点とし、対向する電極Ａを底辺と
する三角領域で放電が起きる。このように、連続する２
つの期間で交互に放電領域が入れ替わるように放電す
る。
【００１８】この放電により、ランプ内に封止された希
ガスが紫外線を発生し、それが蛍光体層に当たって可視
光を発生するのだが、電源波形の周波数は通常数１０ｋ
Ｈｚ〜数１００ｋＨｚの範囲で使用するので、図６
（ａ），（ｂ）に示す２つの放電により生成される可視
光が人の目には積分された可視光として、平面蛍光板全
体が常に光っているように認識される。従って、従来の
平面型蛍光ランプよりも約２倍の面積が光っているよう
に見えるので、液晶表示装置のバックライトに使用した
時に輝度ムラ抑えられる。更に、従来のように放電休止
期間がないので輝度も約２倍になる。
ガスが紫外線を発生し、それが蛍光体層に当たって可視
光を発生するのだが、電源波形の周波数は通常数１０ｋ
Ｈｚ〜数１００ｋＨｚの範囲で使用するので、図６
（ａ），（ｂ）に示す２つの放電により生成される可視
光が人の目には積分された可視光として、平面蛍光板全
体が常に光っているように認識される。従って、従来の
平面型蛍光ランプよりも約２倍の面積が光っているよう
に見えるので、液晶表示装置のバックライトに使用した
時に輝度ムラ抑えられる。更に、従来のように放電休止
期間がないので輝度も約２倍になる。
【００１９】そして、輝度ムラが少ないので、従来より
も拡散板の厚さを薄くできたり、液晶パネルとランプと
の距離を狭めることができるので、薄型軽量の表示装置
が可能になる。また、期間Ｔ１と期間Ｔ２とでは、放電
箇所が異なっているので、一方の期間に放電が起きてい
ない領域では、希ガスの原子再結合が起こるので放電時
の発光効率は従来に比較しても低下しない。また、底基
板の表面にアルミなどの反射膜を張りつけると、光が裏
面から漏れるのを防止できるため、より輝度効率の高い
ランプが得られる。尚、他の電極構造の例と放電領域の
模式図も図７に示しておく。動作は、上述したものと同
じである。
も拡散板の厚さを薄くできたり、液晶パネルとランプと
の距離を狭めることができるので、薄型軽量の表示装置
が可能になる。また、期間Ｔ１と期間Ｔ２とでは、放電
箇所が異なっているので、一方の期間に放電が起きてい
ない領域では、希ガスの原子再結合が起こるので放電時
の発光効率は従来に比較しても低下しない。また、底基
板の表面にアルミなどの反射膜を張りつけると、光が裏
面から漏れるのを防止できるため、より輝度効率の高い
ランプが得られる。尚、他の電極構造の例と放電領域の
模式図も図７に示しておく。動作は、上述したものと同
じである。
【００２０】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。第１の形態との違いは、グループ１の電極群を底基
板に配置し、グループ２の電極群を上基板に配置したこ
とにある。その構成を図８にしめす。この構成において
も、上から見た電極の平面的な並びは上述した第１の実
施の形態と同様になる。この動作は上述のものと同じな
ので説明は省略する。
る。第１の形態との違いは、グループ１の電極群を底基
板に配置し、グループ２の電極群を上基板に配置したこ
とにある。その構成を図８にしめす。この構成において
も、上から見た電極の平面的な並びは上述した第１の実
施の形態と同様になる。この動作は上述のものと同じな
ので説明は省略する。
【００２１】ここで、本実施の形態では、発光面側の上
基板に電極を設けているので、電極は透明電極（例え
ば、ＩＴＯなどの素材）で形成する方が、光の透過度向
が上するので液晶表示装置用のバックライトとして更に
望ましい。
基板に電極を設けているので、電極は透明電極（例え
ば、ＩＴＯなどの素材）で形成する方が、光の透過度向
が上するので液晶表示装置用のバックライトとして更に
望ましい。
【００２２】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。上述の二つの実施の形態との違いは、電極のグルー
プが３つあることである。その断面図を図９に、電極構
成を図１０（ａ），（ｂ）に示す。図９に示すように、
電極ＢとＣは対向配置されている。
る。上述の二つの実施の形態との違いは、電極のグルー
プが３つあることである。その断面図を図９に、電極構
成を図１０（ａ），（ｂ）に示す。図９に示すように、
電極ＢとＣは対向配置されている。
【００２３】図１０（ａ）は底基板に設けた電極Ａおよ
び電極Ｂの並びの構成を示すものであり、電極Ａ，Ｂが
交互に互いに略平行に底基板上（例えば、ガラス、プラ
スチックなど）に配置されている。複数の電極Ａ同志お
よび電極Ｂ同志が相互接続されて、それぞれ電極グルー
プ１およびグループ２を構成している点では、第１の形
態と同様である。
び電極Ｂの並びの構成を示すものであり、電極Ａ，Ｂが
交互に互いに略平行に底基板上（例えば、ガラス、プラ
スチックなど）に配置されている。複数の電極Ａ同志お
よび電極Ｂ同志が相互接続されて、それぞれ電極グルー
プ１およびグループ２を構成している点では、第１の形
態と同様である。
【００２４】また、図１０（ｂ）は、上基板に設けた第
３の電極Ｃと、底基板に設けた電極Ａとを上から見た時
の平面的な並びの関係を示したものである。複数の電極
Ｃも略平行に配列されて互いに接続されている。この複
数の電極Ｃが第３のグループを構成している。ここで、
図１０（ａ）に示すように、電極Ａには突起部は設けら
れておらず、電極Ｂには所定間隔ごとに突起部が設けら
れている。また、図１０（ｂ）に示すように、電極Ｃに
も所定の間隔毎に突起部が設けられているが、電極Ｂと
電極Ｃとではその突起部の位置が互いに千鳥の位置にな
るように設けられている。ここで、電極ＣにはＩＴＯな
どを用いた透明電極にすれば、光が透過するので更に好
ましい。
３の電極Ｃと、底基板に設けた電極Ａとを上から見た時
の平面的な並びの関係を示したものである。複数の電極
Ｃも略平行に配列されて互いに接続されている。この複
数の電極Ｃが第３のグループを構成している。ここで、
図１０（ａ）に示すように、電極Ａには突起部は設けら
れておらず、電極Ｂには所定間隔ごとに突起部が設けら
れている。また、図１０（ｂ）に示すように、電極Ｃに
も所定の間隔毎に突起部が設けられているが、電極Ｂと
電極Ｃとではその突起部の位置が互いに千鳥の位置にな
るように設けられている。ここで、電極ＣにはＩＴＯな
どを用いた透明電極にすれば、光が透過するので更に好
ましい。
【００２５】このような２枚の基板を対向配置し、枠部
材を介して２枚の基板を貼り合わせ、ランプ内部には希
ガスを封入している。そして、底基板の内側には誘電体
が被着され、上基板の内側には蛍光体が被着されてい
る。
材を介して２枚の基板を貼り合わせ、ランプ内部には希
ガスを封入している。そして、底基板の内側には誘電体
が被着され、上基板の内側には蛍光体が被着されてい
る。
【００２６】次に、上述した蛍光ランプの点灯動作を説
明する。図１１に、上述の３つのグループの電極に印加
する電圧波形の一例を示す。ここでは、駆動電圧として
正弦波信号を用いた例を示しており、グループ１の電極
Ａに正弦波信号を全波整流した電圧を印加している。一
方、グループ２の電極Ｂ、グループ３の電極Ｃには、そ
れぞれ前述の正弦波信号の負側半波整流の電圧波形をそ
れぞれ位相を１８０度ずらした電圧を印加している。こ
こで、駆動波形の周波数は通常数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ
である。
明する。図１１に、上述の３つのグループの電極に印加
する電圧波形の一例を示す。ここでは、駆動電圧として
正弦波信号を用いた例を示しており、グループ１の電極
Ａに正弦波信号を全波整流した電圧を印加している。一
方、グループ２の電極Ｂ、グループ３の電極Ｃには、そ
れぞれ前述の正弦波信号の負側半波整流の電圧波形をそ
れぞれ位相を１８０度ずらした電圧を印加している。こ
こで、駆動波形の周波数は通常数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ
である。
【００２７】このような電圧波形を各グループの電極に
印加することにより、図１２（ａ）および（ｂ）に示す
ように、期間Ｔ１では電極ＡとＢの対間で、期間Ｔ２で
は電極ＡとＣの対間とで放電が起こる。両放電期間でそ
の放電領域がそれぞれ異なるように電極の突起部が配置
されている。このように、本実施の形態でも、期間Ｔ
１，Ｔ２で放電領域が交互に変わるので、ランプ表面か
ら見たときに、ランプ全面で光っているように見える。
従って、実施の形態１と同じように、従来に比較して輝
度が役２倍であり且つ輝度ムラの少ないバックライトが
得られる。
印加することにより、図１２（ａ）および（ｂ）に示す
ように、期間Ｔ１では電極ＡとＢの対間で、期間Ｔ２で
は電極ＡとＣの対間とで放電が起こる。両放電期間でそ
の放電領域がそれぞれ異なるように電極の突起部が配置
されている。このように、本実施の形態でも、期間Ｔ
１，Ｔ２で放電領域が交互に変わるので、ランプ表面か
ら見たときに、ランプ全面で光っているように見える。
従って、実施の形態１と同じように、従来に比較して輝
度が役２倍であり且つ輝度ムラの少ないバックライトが
得られる。
【００２８】上述のことを逆に考えると、従来比と同等
の輝度で良ければ、入力する電力を従来に比較して約半
分にすれば、輝度は従来並で輝度ムラの少ないバックラ
イトが得られる。このように入力電力を小さくすると、
従来よりも寿命の長いランプが得られるので、ランプ交
換の回数を少なくできるので、メンテナンス費用が削減
できる。電力を落とすとランプの寿命が延びる理由は、
ランプの寿命は蛍光体の劣化によって起きるが、この劣
化は電子やイオンが蛍光体に衝突する際に徐々に劣化
し、そして電子やイオンの衝突は入力電力に依存するか
らである。
の輝度で良ければ、入力する電力を従来に比較して約半
分にすれば、輝度は従来並で輝度ムラの少ないバックラ
イトが得られる。このように入力電力を小さくすると、
従来よりも寿命の長いランプが得られるので、ランプ交
換の回数を少なくできるので、メンテナンス費用が削減
できる。電力を落とすとランプの寿命が延びる理由は、
ランプの寿命は蛍光体の劣化によって起きるが、この劣
化は電子やイオンが蛍光体に衝突する際に徐々に劣化
し、そして電子やイオンの衝突は入力電力に依存するか
らである。
【００２９】ところで、液晶表示装置は環境や使用者の
好みに応じて輝度を調整する機能（以後調光と呼ぶ）を
備えている。この調光は、通常バックライトからの絶対
的な輝度の大きさを変化させることによって実現してい
る。以降、調光を伴う時の本発明のランプの使用方法に
ついての発明を説明する。
好みに応じて輝度を調整する機能（以後調光と呼ぶ）を
備えている。この調光は、通常バックライトからの絶対
的な輝度の大きさを変化させることによって実現してい
る。以降、調光を伴う時の本発明のランプの使用方法に
ついての発明を説明する。
【００３０】調光方式は幾つかの方法があるが、ある一
定の周期内で電圧を印加する期間を制御するＰＷＭ（Pu
lse Width Modulation）調光方式が一般的である。この
周期（ＰＷＭ周期）は、上述の図５や図１１で示したラ
ンプ駆動波形の周期（駆動周期）よりも大きい。周期の
逆数である周波数で見れば、ＰＷＭ調光の周波数（調光
周波数）は駆動周波数よりも小さく、人間の目の分解能
よりも大きい１００Ｈｚ〜３００Ｈｚ程度に設定され、
ＯＮ時間の比に伴って輝度もほぼリニアに変化する。
定の周期内で電圧を印加する期間を制御するＰＷＭ（Pu
lse Width Modulation）調光方式が一般的である。この
周期（ＰＷＭ周期）は、上述の図５や図１１で示したラ
ンプ駆動波形の周期（駆動周期）よりも大きい。周期の
逆数である周波数で見れば、ＰＷＭ調光の周波数（調光
周波数）は駆動周波数よりも小さく、人間の目の分解能
よりも大きい１００Ｈｚ〜３００Ｈｚ程度に設定され、
ＯＮ時間の比に伴って輝度もほぼリニアに変化する。
【００３１】ＰＷＭ調光の概念を分かりやすく模擬図で
示したのが図１３である。図１３では、駆動波形として
正弦波を使用したときの、駆動周波数と調光周波数の関
係を示している。ＯＮ時間と定義している時間帯が放電
電極間に駆動電圧を供給している時間帯で、ＯＦＦ時間
はその供給を止める時間帯である。ここで、調光１０％
とは、ＯＮ時間／ＰＷＭ調光周期×１００＝１０である
ことを指す。また、調光１００％とは、ＯＦＦ時間が零
であることを示し、この時にランプの能力として最大輝
度となる。
示したのが図１３である。図１３では、駆動波形として
正弦波を使用したときの、駆動周波数と調光周波数の関
係を示している。ＯＮ時間と定義している時間帯が放電
電極間に駆動電圧を供給している時間帯で、ＯＦＦ時間
はその供給を止める時間帯である。ここで、調光１０％
とは、ＯＮ時間／ＰＷＭ調光周期×１００＝１０である
ことを指す。また、調光１００％とは、ＯＦＦ時間が零
であることを示し、この時にランプの能力として最大輝
度となる。
【００３２】図１４は図９、１０で示したランプの各グ
ループの電極に印加する駆動電圧のイメージを表した図
である。電極Ａに全波整流波形を印加し、電極Ｂ、Ｃに
交互に負の半波整流を印加しているている期間が放電Ｏ
Ｎ期間であり、それ以外がＯＦＦ期間である。
ループの電極に印加する駆動電圧のイメージを表した図
である。電極Ａに全波整流波形を印加し、電極Ｂ、Ｃに
交互に負の半波整流を印加しているている期間が放電Ｏ
Ｎ期間であり、それ以外がＯＦＦ期間である。
【００３３】ここで、蛍光ランプでは、一般的に調光を
１０％以下にすると非放電期間が短くなるために、放電
が安定せずに、発光にちらつきが出る。このために、一
般的に調光を１０％以下にできないという制約条件があ
る。従って、最小輝度は最大輝度の１０％以下にはでき
なかった。このために、カーナビでは、例えば、昼間は
４００カンデラ／ｍ２以上の明るさが必要なのでそれに
合わせて明るいランプを使用すると、今度は、夜は最少
でも４０カンデラ／ｍ２までしか輝度を落とすことがで
きないために、夜は明るすぎて見にくい、という問題が
あった。
１０％以下にすると非放電期間が短くなるために、放電
が安定せずに、発光にちらつきが出る。このために、一
般的に調光を１０％以下にできないという制約条件があ
る。従って、最小輝度は最大輝度の１０％以下にはでき
なかった。このために、カーナビでは、例えば、昼間は
４００カンデラ／ｍ２以上の明るさが必要なのでそれに
合わせて明るいランプを使用すると、今度は、夜は最少
でも４０カンデラ／ｍ２までしか輝度を落とすことがで
きないために、夜は明るすぎて見にくい、という問題が
あった。
【００３４】そこで、本発明の第４の実施の形態では、
最小輝度時は、上述した期間Ｔ１または期間Ｔ２の一方
のみを放電ＯＮにして、他の期間を放電ＯＦＦにするも
のである。以降、便宜上片側点灯と呼ぶことにする。す
なわち、表１に示すように、従来ランプでの非調光時の
輝度をｍａｘ１００とすると、本発明のランプでは期間
Ｔ１、Ｔ２ともに５０％調光すればこれに等しい輝度に
なる。そして、最小輝度ｍｉｎでは、期間Ｔ１を１０％
調光で点灯し、期間Ｔ２Ｂは完全ＯＦＦにすれば、全体
として５％の輝度５にできる。このように、従来は１０
０〜１０％までが限界であった調光範囲を、本発明の駆
動方法では１００〜５％に拡大できる。従って、カーナ
ビなどをで夜間は明るすぎる、という問題を克服でき
る。
最小輝度時は、上述した期間Ｔ１または期間Ｔ２の一方
のみを放電ＯＮにして、他の期間を放電ＯＦＦにするも
のである。以降、便宜上片側点灯と呼ぶことにする。す
なわち、表１に示すように、従来ランプでの非調光時の
輝度をｍａｘ１００とすると、本発明のランプでは期間
Ｔ１、Ｔ２ともに５０％調光すればこれに等しい輝度に
なる。そして、最小輝度ｍｉｎでは、期間Ｔ１を１０％
調光で点灯し、期間Ｔ２Ｂは完全ＯＦＦにすれば、全体
として５％の輝度５にできる。このように、従来は１０
０〜１０％までが限界であった調光範囲を、本発明の駆
動方法では１００〜５％に拡大できる。従って、カーナ
ビなどをで夜間は明るすぎる、という問題を克服でき
る。
【表１】
【００３５】当然ながら、最大輝度時に期間Ｔ１，Ｔ２
ともに１００％調光すれば、最大輝度が２００％になる
ので、この場合は従来に対する輝度比で２００〜５％の
調光範囲が得られることになる。以上は、ちらつきを抑
えた上で調光範囲の拡大を図る発明である。
ともに１００％調光すれば、最大輝度が２００％になる
ので、この場合は従来に対する輝度比で２００〜５％の
調光範囲が得られることになる。以上は、ちらつきを抑
えた上で調光範囲の拡大を図る発明である。
【００３６】次の本発明の第５の実施の形態は、調光時
の色変化を抑制することに関するものである。図１５は
液晶パネルを白表示させたまま従来型の平面型蛍光ラン
プをＰＷＭ調光した時の、ＯＮ時間に対する色度座標の
変化を示したものである。図を見るとＯＮ時間が周期の
２０％以下になると色度ｘ、ｙ共に値が増加しているこ
とがわかる。これは情報表示の基準となる白の色味が変
化する（黄色づく）ことを示しいる。
の色変化を抑制することに関するものである。図１５は
液晶パネルを白表示させたまま従来型の平面型蛍光ラン
プをＰＷＭ調光した時の、ＯＮ時間に対する色度座標の
変化を示したものである。図を見るとＯＮ時間が周期の
２０％以下になると色度ｘ、ｙ共に値が増加しているこ
とがわかる。これは情報表示の基準となる白の色味が変
化する（黄色づく）ことを示しいる。
【００３７】この理由は、次のように考えられる。液晶
表示装置用バックライト向けの蛍光ランプは、一般的に
蛍光体としてＲＧＢの３種の蛍光体を混合して使用して
いる。ＰＷＭ調光を行うとある一定期間電圧が印加され
ないが、蛍光体のもつ残光効果によって数ｍｓ程度発光
が持続する。そこで、ＲＧＢの各蛍光体によって残光時
間が異なるため、ＯＮ時間が短くなるとＲＧＢ各蛍光体
の実効的な発光効率のバランスが変化して色度が変化し
ていると考えられる。このように色変化が起きると、表
示品質を著しく低下させる。
表示装置用バックライト向けの蛍光ランプは、一般的に
蛍光体としてＲＧＢの３種の蛍光体を混合して使用して
いる。ＰＷＭ調光を行うとある一定期間電圧が印加され
ないが、蛍光体のもつ残光効果によって数ｍｓ程度発光
が持続する。そこで、ＲＧＢの各蛍光体によって残光時
間が異なるため、ＯＮ時間が短くなるとＲＧＢ各蛍光体
の実効的な発光効率のバランスが変化して色度が変化し
ていると考えられる。このように色変化が起きると、表
示品質を著しく低下させる。
【００３８】そこで、本発明の第５の実施形態では、調
光ｍｉｎ時は、上述した期間Ｔ１またはＴ２のどちらか
一方の期間は放電電極対に印加する電圧をＯＦＦにして
消灯期間とし、どちらか他方の点灯期間のみに放電電極
間に電圧を印加するようにしたものである。従って、輝
度は１／２になるので、点灯している方を２０％調光で
点灯すれば、全体として輝度は半分の１０になる。この
様子を表２に示す。
光ｍｉｎ時は、上述した期間Ｔ１またはＴ２のどちらか
一方の期間は放電電極対に印加する電圧をＯＦＦにして
消灯期間とし、どちらか他方の点灯期間のみに放電電極
間に電圧を印加するようにしたものである。従って、輝
度は１／２になるので、点灯している方を２０％調光で
点灯すれば、全体として輝度は半分の１０になる。この
様子を表２に示す。
【表２】
【００３９】このように、２０％調光を維持しつつ輝度
を１０に落とせるので、色変化は起きない。尚、上述の
実施の形態４、５において、片側点灯時には従来と同じ
ように輝度ムラは生じることになるが、アプリケーショ
ンとして輝度ムラよりも、調光範囲の拡大や調光に伴う
色変化の抑制が重要になる場合に置いては、輝度ムラは
さほど重要な問題とはならない。
を１０に落とせるので、色変化は起きない。尚、上述の
実施の形態４、５において、片側点灯時には従来と同じ
ように輝度ムラは生じることになるが、アプリケーショ
ンとして輝度ムラよりも、調光範囲の拡大や調光に伴う
色変化の抑制が重要になる場合に置いては、輝度ムラは
さほど重要な問題とはならない。
【００４０】
【発明の効果】上述のように、本発明では、放電領域を
複数のグループに分け、これら複数のグループの間で放
電領域を交互に切り換えるので、放電面積が従来に比し
て拡大する。よって、平面型蛍光ランプの全体に渡っ
て、放電領域が広がっているように見えるので、輝度ム
ラのないランプが得られる。よって、液晶表示装置のバ
ックライトとして使用したときに、画面全面を均等の明
るさにできる。輝度ムラを低減した結果として、輝度ム
ラを緩和するための拡散板を薄くすることが可能とな
り、液晶表示装置の薄型化および軽量化および製造コス
トの低減を実現することが可能となる。
複数のグループに分け、これら複数のグループの間で放
電領域を交互に切り換えるので、放電面積が従来に比し
て拡大する。よって、平面型蛍光ランプの全体に渡っ
て、放電領域が広がっているように見えるので、輝度ム
ラのないランプが得られる。よって、液晶表示装置のバ
ックライトとして使用したときに、画面全面を均等の明
るさにできる。輝度ムラを低減した結果として、輝度ム
ラを緩和するための拡散板を薄くすることが可能とな
り、液晶表示装置の薄型化および軽量化および製造コス
トの低減を実現することが可能となる。
【００４１】また、液晶のバックライトとして使用する
場合は、最小輝度を得る調光時には片側点灯させること
により、調光範囲の拡大や色変化の抑制がおこなえる。
その結果、カーナビやテレビなどのように、調光範囲が
広くまた色変化の少ない高精細な画面が望まれるアプリ
ケーションに十分対応できる。
場合は、最小輝度を得る調光時には片側点灯させること
により、調光範囲の拡大や色変化の抑制がおこなえる。
その結果、カーナビやテレビなどのように、調光範囲が
広くまた色変化の少ない高精細な画面が望まれるアプリ
ケーションに十分対応できる。
【図１】従来技術での平面型蛍光ランプの平面図および
断面図
断面図
【図２】従来の平面型蛍光ランプの駆動電圧波形をよび
放電領域を示す図
放電領域を示す図
【図３】本発明の平面型蛍光ランプユニットを搭載した
液晶表示装置の断面図
液晶表示装置の断面図
【図４】実施の形態１のランプの断面構造の拡大図およ
び放電電極の平面的配列を示す図
び放電電極の平面的配列を示す図
【図５】実施の形態１のランプのに印加する駆動電圧の
波形図の例
波形図の例
【図６】実施の形態１のランプの電極間放電領域を示す
図
図
【図７】実施の形態１の変形例での電極間放電領域を示
す図
す図
【図８】実施の形態２のランプの断面構造図
【図９】実施の形態３のランプの断面構造図
【図１０】（ａ）は図９の電極ＡおよびＢの並びを平面
的に示した図、（ｂ）は図９の電極ＡおよびＣの並びを
平面的に示した図
的に示した図、（ｂ）は図９の電極ＡおよびＣの並びを
平面的に示した図
【図１１】実施の形態３のランプに印加する駆動電圧の
波形図
波形図
【図１２】実施の形態３の電極間放電領域を示す図
【図１３】ＰＷＭ調光の概念を示すために正弦波駆動を
例にして示した図
例にして示した図
【図１４】実施の形態３のランプに印加するＰＷＭ調光
時の駆動波形図
時の駆動波形図
【図１５】調光時の液晶表示装置の色変化を示す図
１…底基板
２…上基板
３…枠部材
６…液晶表示パネル
１０…回路基板
１１…フリットガラス
１３…ケーブル
２０…平面型蛍光ランプ
２１…蛍光体層
２２…誘電体層
２４…電極突起
３０、３１、４０、４１、４２…電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−222083（ＪＰ，Ａ)
特開2000−90884（ＪＰ，Ａ)
特開2002−93379（ＪＰ，Ａ)
特表2000−500277（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 65/00
Claims (15)
- 【請求項１】 底基板と上基板とが対向配置され枠部材
を介して貼り合わせられ、内部に略平行に配設された複
数の放電電極を備え、それら放電電極間で構成される放
電領域で放電が行われて発光する平面型蛍光ランプと、
前記平面型蛍光ランプを駆動する駆動回路とを備えた平
面型蛍光ランプユニットにおいて、前記放電領域は互い
に異なる二つのグループに分けられ、それら異なる放電
領域で放電が交互に行われ、前記複数の放電電極は相互
接続された第１と第２の二つのグループに分けられ、各
々の前記グループの電極は所定の間隔で放電突起を備え
ているとともに、前記放電突起の位置は前記第１と第２
のグループとで千鳥になっていることを特徴とする平面
型蛍光ランプユニット。 - 【請求項２】前記第１および第２のグループの放電電極
は共に底基板に設けられていることを特徴とする請求項
１に記載の平面型蛍光ランプユニット。 - 【請求項３】前記第１のグループの放電電極は前記底基
板に設けられ、前記第２のグループの放電電極は前記上
基板に設けられていることを特徴とする請求項１に記載
の平面型蛍光ランプユニット。 - 【請求項４】前記駆動回路は前記第１と第２のグループ
の電極に極性を交互に切り換えた駆動電圧を印加するこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平面
型蛍光ランプユニット。 - 【請求項５】底基板と上基板とが対向配置され枠部材を
介して貼り合わせられ、内部に略平行に配設された複数
の放電電極を備え、それら放電電極間で構成される放電
領域で放電が行われて発光する平面型蛍光ランプと、前
記平面型蛍光ランプを駆動する駆動回路とを備えた平面
型蛍光ランプユニットにおいて、前記放電領域は互いに
異なる二つのグループに分けられ、それら異なる放電領
域で放電が交互に行われ、前記複数の放電電極は相互接
続された第１、第２および第３の三つのグループに分け
られ、前記第１と第２のグループの電極は前記底基板に
設けられ、前記第３のグループの電極は前記第１のグル
ープの電極と対向配置するように前記上基板に設けら
れ、前記第１および第３のグループの電極は所定の間隔
で互いに千鳥の位置に放電突起を備えていることを特徴
とする平面型蛍光ランプユニット。 - 【請求項６】前記第１のグループと前記第２のグループ
の放電電極間および前記第１のグループと前記第３のグ
ループの放電電極間で放電が交互に行われることを特徴
とする請求項５に記載の平面型蛍光ランプユニット。 - 【請求項７】前記駆動回路は、前記第２と第３のグルー
プの電極に交互に負電位の駆動電圧を印加し、前記負電
位の駆動電圧が印加されている間は前記第１のグループ
の電極には正電位の駆動電圧を印加することを特徴とす
る請求項５乃至６のいずれかに記載の平面型蛍光ランプ
ユニット。 - 【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載の平面型
蛍光ランプユニットをバックライトとして備えた液晶表
示装置。 - 【請求項９】前記バックライトの調光において、最大輝
度時は前記２つの放電領域を点灯（両側点灯）させ、最
少輝度時には前記２つの放電の一方は消灯させる（片側
点灯）ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項１０】前記バックライトの調光において、その
最大輝度時には前記両側点灯はそれぞれ５０％調光であ
ることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１１】前記最少輝度時には、前記片側点灯して
いる放電は１０％調光であることを特徴とする請求項９
乃至１０のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項１２】前記最少輝度時には、前記片側点灯して
いる放電は２０％調光であることを特徴とする請求項９
乃至１０のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項１３】前記バックライトの調光において、その
最大輝度時には前記２つの放電はそれぞれ１００％調光
であることを特徴とする請求項９、１１、１２のいずれ
かに記載の液晶表示装置。 - 【請求項１４】前記バックライトの底基板側には反射膜
が付けられていることを特徴とする請求項８乃至１３の
いずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項１５】前記バックライトの上側基板に設けられ
た放電電極は透明電極であることを特徴とする請求項８
乃至１４のいずれかに記載の液晶表示装置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2002004482A JP3471782B2 (ja) | 2001-02-13 | 2002-01-11 | 平面型蛍光ランプユニット及びそれを用いた液晶表示装置 |
| KR10-2002-0007735A KR100449686B1 (ko) | 2001-02-13 | 2002-02-09 | 형광 램프, 형광 램프 유닛, 액정 디스플레이 장치, 및발광 방법 |
| US10/074,756 US6917354B2 (en) | 2001-02-13 | 2002-02-12 | Fluorescent lamp, fluorescent lamp unit, liquid crystal display device, and method of emitting light |
| DE10205903.9A DE10205903B4 (de) | 2001-02-13 | 2002-02-13 | Fluoreszenz-Lampeneinheit und Verfahren zur Lichtemission |
| TW091102737A TW540085B (en) | 2001-02-13 | 2002-02-15 | Fluorescent lamp, fluorescent lamp unit, liquid crystal display device, and method of emitting light |
| CN 02127307 CN1278374C (zh) | 2002-01-11 | 2002-07-31 | 荧光灯、荧光灯单元、液晶显示器和发光方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-36028 | 2001-02-13 | ||
| JP2001036028 | 2001-02-13 | ||
| JP2002004482A JP3471782B2 (ja) | 2001-02-13 | 2002-01-11 | 平面型蛍光ランプユニット及びそれを用いた液晶表示装置 |
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|---|---|
| JP2002319372A JP2002319372A (ja) | 2002-10-31 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP4032696B2 (ja) * | 2001-10-23 | 2008-01-16 | 日本電気株式会社 | 液晶表示装置 |
| KR100438831B1 (ko) * | 2001-11-22 | 2004-07-05 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 평판 램프 |
| JP4141708B2 (ja) * | 2002-03-11 | 2008-08-27 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置及びその駆動方法 |
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