JP3968344B2 - 外部電極蛍光ランプ、その外部電極蛍光ランプを用いたバックライトユニット、そのバックライトユニットを用いたｌｃｄ用バックライト装置及びｌｃｄ用面発光蛍光ランプ駆動装置 - Google Patents
外部電極蛍光ランプ、その外部電極蛍光ランプを用いたバックライトユニット、そのバックライトユニットを用いたｌｃｄ用バックライト装置及びｌｃｄ用面発光蛍光ランプ駆動装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は、外部電極蛍光ランプ、その外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニット、及び外部電極蛍光ランプ駆動装置に関し、より具体的には、従来のエッジ型又は直下型バックライトより輝度及び輝度均一性の高い面光源の製作を容易にし、蛍光ランプの電極によるＬＣＤパネルの発熱量を減少させ、電極損傷による蛍光ランプの損傷を防止するうえ、蛍光ランプの寿命を延長させることが可能な外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニットに関し、さらに具体的には、製造工程を簡単にし、生産性を向上させるうえ、大型バックライトへの適用を容易にすることが可能な新規タイプの外部電極蛍光ランプ、その外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニット、及び外部電極面発光蛍光ランプ駆動装置に関するものである。
【０００２】
（背景技術）
文字、グラフィック、動画像の表示手段として用いられる液晶ディスプレイ装置（以下、「ＬＣＤ」という）は、従来のＣＲＴ型表示装置に比べて目の疲労を少なくし、小型化、軽量化及び低電力化を図ることができるので、例えば携帯電話やテレビジョンなどの次世代表示装置として非常に脚光を浴びている。
以下、従来のＬＣＤにおいて文字又は画像を表示するＬＣＤパネルの構造を概略的に説明する。まず、表面処理された一対の透明なガラス板の間に液晶物質を注入し、注入された液晶物質に駆動信号を発生させるＬＣＤ駆動回路（図示せず）を用いて電気信号（電圧）を供給すると、液晶物質の位相変化が発生する。ＬＣＤ駆動回路は、液晶物質の分布を変更させるように、互いに異なる電圧値を印加することにより、特定の文字又は画像の表示が可能になる。
【０００３】
ところが、ＬＣＤでは、文字が表示されるパネルが自ら光を出さないので、パネルに表示される内容（文字又はロゴなど）を視覚的に認識し得るように補助する手段が要求されている。現在、液晶表示板の側面又は後面から光を照射するランプを用いたバックライトシステムが補助手段として多く用いられている。
【０００４】
従来のバックライトシステムは、光を投射する蛍光ランプの位置に応じてエッジ型バックライトと直下型バックライトとに区分される。エッジ型バックライトは、パネルの両側面の下部に光源が位置し、光源から入射した光が導光板及び反射板によって面光源を生成し、ＬＣＤパネルのセル(cell)を照らす方式である。このようなエッジ型バックライト方式は、光源から放射される光を間接的に誘導するために輝度均一性が高いという利点があるが、輝度が相対的に劣るという問題点がある。
【０００５】
図１は従来のエッジ型バックライトユニットの一実施例を示す図である。図１を参照すると、下方から蛍光ランプを覆うためのランプカバー、電源供給によって光を放射するための蛍光ランプ、放射された光を所定の方向に反射するための反射板、放射された光を導くための導光板、入射する光を均一に放射するための拡散板、垂直プリズム、水平プリズム及び保護シートの順に積層される。このようなエッジ型バックライトユニットでは、導光板の側面に蛍光ランプが位置するため、輝度均一性は高くなるが、輝度は低下する。
【０００６】
また、直下型バックライトユニットは、光源（冷陰極型蛍光ランプ）がＬＣＤパネルの直下に位置し、光源の前面に拡散板が配置され、背面に反射板が配置されることにより、光源からの光を反射及び拡散させ、ＬＣＤパネルのセル(cell)を照光する方式を採用している。このような直下方式は、反射板と拡散板を用いて光を効率よく利用するため高輝度が得られるので、高輝度が要求されるバックライト用に適する。ところが、段々大面積化しつつあるＬＣＤパネルの大きさに応じて十分な輝度を提供するのには限界があるうえ、輝度均一性が低いという問題点があった。
【０００７】
さらに、従来の直下型バックライトユニットでは、光源として用いられる蛍光ランプの数だけそれぞれのインバータを必要とする。言い換えれば、光源として用いられるそれぞれの蛍光ランプの点灯特性が少しずつ異なるため、蛍光ランプを並列に接続する場合、高い電力供給能力を有する一つのインバータを主に使用すると、放電特性の差異により多数の蛍光ランプが同時に点灯せず、一部蛍光ランプは点灯し、一部蛍光ランプは遅く点灯するか或いは点灯しないという問題点が生ずる。かかる問題点を解決するために、それぞれの蛍光ランプに対してそれぞれのインバータを接続して蛍光ランプを駆動するが、高い電力消耗、インバータの数によるコスト増加、組立時間の増加による生産性の低下、及び電極によって発生する熱によるＬＣＤの劣化などといった問題点があった。
【０００８】
また、従来のバックライト光源（蛍光ランプ）の輝度及び輝度均一性を改善するために、本出願人によって平板型面発光蛍光ランプが出願されている。図１２は既に出願された従来の面発光蛍光ランプの平面図である。この従来の面発光蛍光ランプは、図１２に示すように、内部に放電ガスが注入され且つ外部から遮断されるチャネルが互いに隣接した状態のサーパンタイン(serpentine)の形状にランプ上板が構成されており、折り曲げられた部分が互いに連通しているため、内部は一つのチャネル（単一チャネル）になっている。また、それぞれの端部には内部電極２０１が設置されている。
【０００９】
図１３は図１２の面発光蛍光ランプ２０３のＡ−Ａ線に沿った断面図であって、互いに隣接して形成されたチャネル２０３ａの断面を示している。実際、まるでそれぞれが分離しているかのように見えるチャネル２０３ａは互いに連通して一つの通路を成している。Ａ部分の断面は半円形になっているが、チャネル２０３ａの形状は長方形、菱形など様々に変更することができる。
【００１０】
図１４は図１２のＢ−Ｂ線に沿った断面図であって、面発光蛍光ランプ２０３の内部電極２０１の設置状態を示す。図１４に示すように、内部電極２０１の一端部は面発光蛍光ランプ２０３の内部に挿入されている。このように内部電極２０１を挿着するためには多くの製造工程が必要とされる。
【００１１】
上述したように既に出願された面発光蛍光ランプ２０３は、全表面積にわたって光を均一に放射するから、従来のエッジ方式と直下方式のバックライトユニットの欠点を補完して高輝度と高輝度均一性を提供することができる。特に、サーパンタイン形状を持つことにより、輝度及び輝度均一性が著しく改善されたという利点がある。また、その形状もＬ字、Ｗ字などのように変形させることができる。通常、前記面発光蛍光ランプは、ランプ上板の形状をＬ字、Ｗ字状にし、ランプ下板を平板状にして上下結合させて製造し、或いは一体型に製造する。
【００１２】
ところが、蛍光ランプの構造が前記の如く様々になることにより、蛍光ランプに電源を供給する内部電極２０１の設置位置が頻繁に変更される。これにより、製造設備が変更されなければならないという不便さがあった。しかも、内部電極２０１を面発光蛍光ランプ２０３に挿着させることにより、蛍光ランプの製造工程が増加し、内部電極の破損によって生産性が低下するという問題点などが発生した。また、大型バックライトに使用するために蛍光ランプを多数並列に接続した場合、それぞれの電極にインバータなどを接続するときには配線が複雑になり、これによりバックライトユニットの体積が大きくなるという問題点などがあった。
【００１３】
（発明の開示）
従って、本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、面光源の製作を容易にし、電極によるＬＣＤパネルの発熱量を減少させ、電極損傷によるランプ損傷を防止するうえ、寿命を延長させることが可能な外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニットを提供することにある。
本発明の他の目的は、従来の直下型バックライトで使用されている蛍光ランプの電源供給方式を変更することにより、バックライトの製造を容易にし且つ蛍光ランプの駆動特性を改善させることが可能な外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニットを提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、バックライトユニットをモジュール化させることにより、組立時間を大幅短縮させて生産性を高めることが可能な外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニットを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、ＬＣＤのバックライト用として用いられる面発光蛍光ランプの電極を外部電極方式にすることにより、面発光蛍光ランプの製造工程を簡単にし、生産性を向上させるうえ、大型バックライトの製造を容易にしてＬＣＤを小型、薄型に製作することが可能なＬＣＤ用外部電極面発光蛍光ランプ及びそれを用いたバックライトユニットを提供することにある。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、面発光蛍光ランプのチャネル内部に水銀を供給し、いろいろの不純物を吸収することが可能なゲッター及びゲッターハウジング構造を有するＬＣＤ用外部電極面発光蛍光ランプ及びそれを用いたバックライトユニットを提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、主電極と補助電極を有するＬＣＤ用面発光蛍光ランプに荷電粒子の生成のための初期点灯電圧を印加し、荷電粒子の生成後に粒子が消滅する前に放電維持用電圧を印加することにより、面発光蛍光ランプの点灯を保つためのＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、低電圧でも安定的に作動し、初期点灯時の高電圧によるトランスフォーマーの持続的なストレスとスイッチング素子の損失を減少させることが可能な、主電極と補助電極を備えた面発光蛍光ランプを制御するＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置を提供することにある。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明のＬＣＤ用外部電極面発光蛍光ランプは、表面から所定の距離以内で輝度均一性を最大化させるための所定の断面を有し、サーパンタイン形状 に設けられる所定の厚さのランプ上板と、平板構造を有し、互いに連通するチャネルを形成するために前記ランプ上板と結合されるランプ下板と、前記ランプ上板の両側端部の表面上にそれぞれ設けられる外部電極及び補助電極とからなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の他の特徴によれば、互いに隣接したチャネルが、放電ガスが通過できないように遮断され、各チャネルの間に太さ、設置位置及び設置数を変更すること可能な多数のガス通路が設置され、互いに連通して放電ガスの移動を一層促進することが可能な構造を提供する。
【００１９】
また、本発明のＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置は、主電極と補助電極を備えたＬＣＤ用面発光蛍光ランプに電源を供給するための駆動装置において、ＬＣＤコントローラからの制御信号に応じて外部電極面発光蛍光ランプを点灯させるためのメインコントローラと、前記メインコントローラからの制御信号によって外部電極面発光蛍光ランプに初期荷電粒子を生成するために、補助電極に電源を供給するプライミング回路と、前記プライミング回路によって生成された荷電粒子を用いて点灯維持電圧を印加するように主電極に電源を供給する点灯維持回路とを含んでなることを特徴とする。
【００２０】
本発明の他の特徴によれば、前記面発光蛍光ランプ駆動装置は、面発光蛍光ランプに流れる電流を検出し、これを電圧に変換して前記メインコントローラに入力して点灯維持回路による印加電圧を調整するためのフィードバック回路をさらに含む。
【００２１】
（発明を実施するための最良の形態）
図２は本発明に係るバックライトユニットの概略的な配線構成図である。本発明に係るバックライトユニットは、インバータ９０とベース１００を含んでなる。前記インバータ９０は、多数の外部電極蛍光ランプ１１０の点灯電圧を供給するためのもので、第１電圧及び第２電圧を生成して第１出力線１２０と第２出力線１２２を介して供給する。前記ベース１００は、前記インバータ９０から第１電圧及び第２電圧の供給をそれぞれ受けて点灯する多数の蛍光ランプ１１０を含む。
【００２２】
前記蛍光ランプ１１０は、従来の如く両側端部に内部電極が形成されたものではなく、外部電極(external electrode)を有する外部電極蛍光ランプである。外部電極は図面符号が表示されていないが、蛍光ランプ１１０の両端に突設されており、その一部に接点１１８が形成されている。
【００２３】
前記外部電極蛍光ランプ１１０は、奇数及び偶数の順序通りに半分ずつ分けられ、インバータ９０に接続された第１出力線１２０又は第２出力線１２２を介してそれぞれ点灯電圧の供給を受ける。図２を参照すると、それぞれの蛍光ランプ１１０に供給される電圧は一つ置きに接点１１８を介して供給されることが分かる。後述する接点１１８は蛍光ランプ１１０の一端に設けられた電極と半田付けによって電気的に接続される。したがって、出力線との接点１１８が設けられた蛍光ランプ１１０には当該出力線から電源の供給を受ける。
【００２４】
このように第１及び第２出力線を用いて電圧を供給することにより、安定的な電源供給が達成できる。それぞれの蛍光ランプ１１０の他端に設けられた、電源が供給されない電極１１２は接地に接続される。本発明の別の特徴である第１出力線１２０及び第２出力線１２２の接続方式が後述される。
【００２５】
前記外部電極蛍光ランプ１１０が収納されるベース１００は、図３を参照すると、縦方向に延長し、互いに対向している一対の遮断板１０２と、前記遮断板１０２に端部が接続されており、互いに対向している一対のランプ固定板１０４とが四角形を成すように構成されており、底面には反射板１０６がさらに設置されている。
【００２６】
また、図３には示されていないが、外部電極蛍光ランプ１１０が水平配置された後には、拡散板を蛍光ランプ１１０の上方に位置させることにより、完全な四角ボックス状に製造することができる。また、側面には、第１出力線１２０と第２出力線１２２を連結することが可能な端子を構成する。このようにボックス状のモジュールに製作すると、組立時に迅速な組立を実現することができる。
【００２７】
前記一対のランプ固定板１０４には、多数のランプ固定孔１０８が一定の間隔で対向配置されている。前記ランプ固定孔１０８は、外部電極蛍光ランプ１１０を一列に固定するためのものである。ランプ固定孔１０８はゴムホルダー１１６を用いて外部電極蛍光ランプ１１０を固定させる。
【００２８】
前記反射板１０６は、上部側に設置される外部電極蛍光ランプ１１０から放射される光を反射させるためのものである。反射板１０６は、表面にコーティング処理された、別途の反射効率の高い反射板を付着させて構成することができる。
【００２９】
図４及び図５は外部電極蛍光ランプ１１０の両端部の外周面にそれぞれ形成された電極１１２を示すものである。電極１１２の役割は、蛍光ランプ１１０に外部から高圧パルスが印加されたとき、蛍光ランプ１１０が充分励起できるように高電圧を供給するもので、導電性に優れた材質、例えば銅又はアルミニウムテープなどを用いて製造する。
【００３０】
また、電極は、図４に示した電極１１２のように、外部電極蛍光ランプ１１０の両側端部の外周面を全て囲むように形成し、或いは図５に示した電極１１４のように、外周面の下部側又は上部側の一部のみを囲むように形成することができる。
【００３１】
前者は高圧パルスを印加するとき、電極１１２の面積が広いため、外部電極蛍光ランプ１１０が充分点灯できるように充分な励起電力が供給されるという利点がある。これに対し、後者は外部電極蛍光ランプ１１０の表面をより少なく隠すため、さらに多くの光量が放射されるので、蛍光ランプの光放射効率が高くなるという利点がある。
【００３２】
図４及び図５の左側には、外部電極蛍光ランプ１１０の側面図が簡略に示されている。図４を参照すると、電極１１２は外部電極蛍光ランプ１１０の外周面を全て囲むように形成されていることが分かる。また、図５を参照すると、電極１１４は外部電極蛍光ランプ１１０の下部面（又は上部面）の一部分にのみ形成されていることが分かる。前記電極１１２
【００３３】
図６には外部電極蛍光ランプ１１０をベース１１０のランプ固定孔１０８に固定させるためのゴムホルダー１１６の結合状態が示されている。ゴムホルダー１１６は外部電極蛍光ランプ１１０の両端部に嵌められるもので、直径の異なる２つの部分から構成されている。直径の小さい部分は外部電極蛍光ランプ１１０の端部を収納するための孔を有し、直径の大きい部分はランプ固定孔１０８の外側表面に密着して固定される。図６の左側にはゴムホルダー１１６の側面図が示されている。前記のように、本発明では、外部電極蛍光ランプ１１０を使用することにより、蛍光ランプの設置が容易であるという利点がある。
【００３４】
図７及び図８には外部電極蛍光ランプ１１０に電源を供給するための第１出力線１２０及び第２出力線１２２の連結状態がそれぞれ示されている。
【００３５】
図７は円形の電極１１２が外部電極蛍光ランプ１１０の外周面を取り囲む形態における接点１１８の位置及び配線（第１出力線と第２出力線）状態を示す。第１出力線１２０及び第２出力線１２２は、それぞれ被覆されているため電気が通じなく、接点１１８と接触した部分のみが露出して電気が通じる。
【００３６】
第１出力線１２０は、左側から一番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ａの上部側に誘導され、電極１１２に接点１１８によって接続されている。接続後には、第１出力線１２０は、二番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ｂとは電気的に接続されることなく下部側を通過した後、三番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ｃの上部側の接点１１８に接続される。すなわち、第１出力線１２０は多数の蛍光ランプのうち奇数番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ａ、１１０ｃ、１１０ｅと電気的に接続されることが分かる。前記接点１１８は半田付けによって第１出力線１２０と第２出力線１２２に電気的に接続される。
【００３７】
接点は半田付けによって直接形成されるか、或いは電極の表面にリング状に形成されることができる。すなわち、リング状に接点を形成し、第１出力線（又は第２出力線）を挿入した後、半田付けして電気的に接続することにより、組立を容易に行うことができる。
【００３８】
一方、第２出力線１２２は、一番目の外部電極蛍光ランプ１１０ａの下部（第１出力線１２０の反対方向）を通過して二番目の外部電極蛍光ランプ１１０ｂの上部で接点１１８に接続されている。接点１１８に接続された第２出力線１２２は、さらに３番目の外部電極蛍光ランプ１１０ｃの下部を通過して上部側に延長される。すなわち、第２出力線１２２は多数の蛍光ランプのうち偶数番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ｂ、１１０ｄ、１１０ｆに電気的に接続されることが分かる。従って、第１及び第２出力線１２０、１２２にそれぞれ電源が供給されると、第１出力線１２０は外部電極蛍光ランプ１００ａ、１００ｃ、１００ｅに電源を供給し、第２出力線１２２は外部電極蛍光ランプ１００ｂ、１００ｄ、１００ｆに電源を供給する。
【００３９】
また、各外部電極蛍光ランプ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆは第１出力線１２０及び第２出力線１２２によって全て取り囲まれた形状に配置されることが分かる。特に、第１出力線１２０と第２出力線１２２はいずれもそれが通過する蛍光ランプの表面に最大限密着させることが好ましい。このような配線形態によって、インバータ９０から高電圧パルスを印加するときに電気場が充分発生し、この電気場によって外部電極蛍光ランプの点灯に対して間接的に上昇効果が現れるという利点がある。
【００４０】
図８は図７と本質的に類似している配線方式であって、図７との差異点は第１出力線１２０と第２出力線１２２の接点１１８の形成位置にある。この場合には、接点１１８が常に下面に接して形成される。図面では電極１１８に差異点があるが、円形電極又は部分的に形成された電極のいずれにも適用できることは明らかである。
【００４１】
また、第１出力線１２０と第２出力線１２２の配線状態は、図７に示すように、それぞれの外部電極蛍光ランプと密着して囲む形状を持っているので、インバータから高圧電圧パルスを印加するときに電気場が充分発生し、この電気場によって外部電極蛍光ランプの点灯に対して間接的に上昇効果が現れるという利点がある。
【００４２】
また、本発明の出力線配線方式において、接点１１８の位置は図示に限定されない。言い換えれば、外部電極蛍光ランプと第１出力線１２０、第２出力線１２２とを接続し易い位置に接点を形成し、半田付けすることが可能なのは明らかなことである。
【００４３】
このような構成を有する多数の外部電極蛍光ランプ１１０に電源を印加するインバータ９０のブロック回路図が図９に、その詳細回路図が図１０にそれぞれ示されている。次に、図９及び図１０を参照してインバータ９０について説明する。
【００４４】
前記インバータ９０はラインフィルタ１０、パルス発生器２０、一対の駆動バッファ３０、３０'、一対の共振回路４０、４０'、一対のステップアップトランスフォーマー５０、５０'、及びフィードバック回路７０を含んでなる。前記ラインフィルタ１０はＤＣ電源部を介して供給されるＤＣ電圧を整流し、その整流されたＤＣ電圧を出力する。前記パルス発生器２０はスイッチング駆動パルスを発生させる。前記駆動バッファ３０、３０'は前記パルス発生器２０からの駆動パルスを共振回路４０、４０'に選択的に出力する。前記共振回路４０、４０'は前記駆動バッファ３０,３０'から出力される駆動パルス信号によって駆動され、前記ラインフィルタ１０から入力されるＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して出力する。前記ステップアップトランスフォーマー５０、５０'は前記共振回路４０、４０'から出力されるＡＣ電圧信号を増幅し、２つの群に分離された外部電極蛍光ランプ１１０へ出力する。前記フィードバック回路７０は外部電極蛍光ランプの明度を調節するために使用される２次電圧を検出する。前記インバータ９０のトランスフォーマー５０、５０'から出力される高電圧は、同一の位相、同一の周波数で互いに同期及び動作して外部電極蛍光ランプ１１０を同一に駆動させる。このような２つのトランスフォーマーの同期式駆動により、本発明に係る蛍光ランプ１１０は１つのトランスフォーマーを用いる場合より一層安定的で改善された動作特性を示す。
【００４５】
次に、インバータ９０の詳細な作動状態について説明する。
前記ラインフィルタ１０は、ＤＣ電源部（整流器、バッテリ又は充電池など）から入力される電源を受け、安定的な電流の供給のためにＤＣ電源を整流するためのものである。図１０を参照すると、ラインフィルタ１０はコイルＬ１１とコンデンサＣ１１からなり、ＤＣ電源部から供給するＤＣ電圧を整流して出力する機能を行う。前記ラインフィルタ１０を介して出力されるＤＣ電源は、それぞれステップアップトランスフォーマー５０、５０'の間のセンタータップに入力されるが、共振回路４０、４０'によって制御されて出力値がＡＣ電圧に変調されて出力される。
【００４６】
前記パルス発生器２０は、スイッチング駆動パルスを発生するためのもので、発生した駆動パルスを駆動バッファ３０、３０'に伝達する。また、前記パルス発生器２０は、フィードバック回路７０から入力される信号に応じて発生するパルス幅を変更して出力することにより、蛍光ランプに供給される電圧値を制御する。パルス発生器２０は安定的な動作のためのＤＣ電圧をレギュレータを用いて供給する。図１０を参照すると、パルス発生器２０から２つのパルス信号が出力されることが分かる。
【００４７】
前記駆動バッファ３０、３０'はパルス発生器２０からの駆動パルスを共振回路４０、４０'に出力する。図１０を参照すると、前記駆動バッファ３０、３０'は、図１０に示すように、ＮＰＮ型トランジスタ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）及びＰＮＰ型トランジスタ（Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８）をそれぞれ用いて構成する。トランジスタＱ１、Ｑ２のベースにはパルス発生器２０から出力されるパルスが入力され、トランジスタＱ３、Ｑ４のベースにはパルス発生器２０から出力される別のパルスが入力される。これは他の駆動バッファ３０'にも同一に適用される。従って、パルス発生器２０からのパルス波形に応じて駆動点が変更される。
【００４８】
前記共振回路４０、４０'は、駆動バッファ３０、３０'からのスイッチングパルス信号に応じてラインフィルタ１０を介して入力されるＤＣ電圧を、所定の周波数を有する電圧信号波形に変換して出力する。前記パルス発生器２０のスイッチング駆動パルスと共振回路４０、４０'の作動によって、所定の周波数を有する交流電圧パルスが発生する。
【００４９】
出力される交流電圧は、前記ステップアップトランスフォーマー５０、５０'にそれぞれ入力されて充分昇圧された後、外部電極蛍光ランプ１１０に供給される。外部電極蛍光ランプ１１０にそれぞれ供給される電圧は、前述したように、同一の周波数、同一の位相を有する高電圧信号として外部電極蛍光ランプ１１０を駆動させる。ステップアップトランスフォーマー５０、５０'から出力されるそれぞれの電圧は、図２に示した第１出力線１２０と第２出力線１２２を介して外部電極蛍光ランプ１１０に印加される。出力電圧が同一の位相、同一の周波数なので、いずれを接続しても作動には差し支えがない。
【００５０】
フィードバック回路７０は抵抗Ｒ７１を用いて２次側外部電極蛍光ランプ１１０に流れる電流を電圧として検出し、電圧値に応じて外部電極型蛍光ランプ１１０の明度を変換するように制御信号を出力する。フィードバック回路７０から入力される信号によってパルス発生器２０からの駆動パルス幅が変更されることにより、外部電極蛍光ランプ１１０の明度が最適化される。
【００５１】
図１１は本発明に係るインバータ９０の駆動用パルス信号の波形図であって、パルス発生器２０からそれぞれ生成されるパルス信号ｃｈ１、ｃｈ２を示す。図１１に示すように、駆動バッファ３０、３０'に入力されるそれぞれの駆動パルス信号の波形は、位相差がある同一の周波数である。このような駆動パルス信号によって共振回路４０、４０'が動作して交流電圧を発生させる。
【００５２】
このような一字型の外部電極蛍光ランプを代替することが可能な外部電極面発光蛍光ランプ及びそれを用いたバックライトユニットが後述される。このような構造は本出願人によって既に出願された面発光蛍光ランプの改善された構造である。このような構造によって多数の一字型の蛍光ランプを一つの外部電極面発光蛍光ランプで代替することができる。
言い換えれば、ＬＣＤを大型にする場合、後述の外部電極蛍光ランプは、前記一字型の外部電極蛍光ランプを代替して使用することができるため、表示面積が増大する可能性がある。
【００５３】
図１５は前記のような外部電極面発光蛍光ランプ２０３の構造を示す平面図である。図１５に示すように、サーパンタイン形状を有し、単一チャネルからなる面発光蛍光ランプ２０３の両端部に一字型の外部電極２０２が設置されていることが分かる。前記外部電極２０２は、電気がよく通じる導電性物体を付着させることにより簡単に構成される。特に、外部表面からエネルギーを内部に供給しなければならないため、充分な励起エネルギーが供給できるように充分な表面積を有する。
【００５４】
外部電極２０２の役割は、面発光蛍光ランプ２０３に外部から高圧パルスが印加されたとき、面発光蛍光ランプ２０３が充分励起できるように高電圧を供給するもので、導電性に優れた材質、例えば銅又はアルミニウムテープなどを用いて製造する。この際、導電性物体は、図１４の内部電極２０１のように面発光蛍光ランプ２０３の内部に挿入されず、表面に接触させ、作動中に離脱しないように固定させる。
【００５５】
図１６は本発明の外部電極面発光蛍光ランプ２０３のチャネル２０３ｂの間にガス通路２０７が形成された変形例を示す。これは、図１５に示した外部電極面発光蛍光ランプ２０３が、それぞれの屈曲部分が互いに連通して単一チャネルを成しているのに比べて、相互水平状態のチャネル間をガス通路２０７を用いて連結したものである。このような構造は、図１２に示した単一チャネル方式での放電ガスの移動速度に比べて速い時間内に放電ガスを面発光蛍光ランプ２０３の内部に均一に分布させることができるという利点がある。図１６ではチャネルの水平部分の両端部にそれぞれ一つのガス通路２０７が形成されているものと説明されたが、ガス通路７の太さ、設置位置、設置個数は変更が可能であり、このような変形又は変更は全て本発明の範囲に属する。面発光蛍光ランプ２０３の長さ又は太さに応じてガス通路２０７の太さ、位置、設置個数を変更してガス分布の速度を最適化させることができる。
【００５６】
図１７及び図１８は本発明の外部電極蛍光ランプを低電圧で駆動させるための補助電極の設置状態を示す。外部電極面発光蛍光ランプ２０３の長さが長いので、蛍光ランプを放電させるためには非常に大きい電圧が要求される。したがって、補助電極を採用することが好ましい。
【００５７】
言い換えれば、別途の電源が接続されている補助電極に電圧を印加すると、蛍光ランプ２０３の内部には荷電粒子が発生し、その後に主電極として用いられる外部電極２０２に電圧を印加すると、面発光蛍光ランプ２０３は低い電圧でも放電が開始される。従って、補助電極を用いると、主電極のみを用いるときより多く省電力化することができるという利点がある。前記補助電極は面発光蛍光ランプ２０３の表面上に外部電極２０２と同様の方式で設置され、広い面積を占めないで直線状に設置することができる。
【００５８】
図１７では補助電極２０２ａがチャネル２０３ｂを取り囲むように位置していることが分かる。これに対し、図１８ではチャネル２０３ｂの中央に補助電極２０２ｂが位置していることが分かる。このような設置位置は外部電極面発光蛍光ランプ２０３の長さや面積などを考慮して変更することができる。すなわち、面発光蛍光ランプ２０３の応答時間を短くしたければ、図１７の補助電極２０２ａと同一の位置に設置し、応答時間をある程度遅らせてもよければ、図１８の補助電極２０２ｂと同一の位置に設置する。この際、補助電極は外部電極とは異なる別の電源を使用することが好ましい。
【００５９】
また、本発明に係る蛍光ランプ２０３は、ランプ上板とランプ下板とが一体になっている形に製作し、或いはランプ上板とランプ下板がそれぞれ分離している形に製造した後融着して製作することができる。この際、一体型に製造する場合には、蛍光体の塗布に難しさがあるが、シーリング段階を経ないことにより製作工程が簡単になるという利点がある。これに対し、分離融着型は接合部位におけるシーリング作業が要求されるが、蛍光体の塗布が容易であるという利点がある。
【００６０】
また、本発明の面発光蛍光ランプ２０３にはゲッター(getter)がさらに挿入されている。ゲッター２０８は面発光蛍光ランプ２０３のチャネル２０３ｂ内に水銀を提供するためのもので、内部に存在する各種の不純物を吸収する役割を行う。ゲッター２０８はチャネル内で移動しないようにゲッターハウジング２０９によって固定される。
【００６１】
図１９及び図２０はゲッターハウジング２０９の形状の実施例を示す図である。図１９の実施例はゲッターハウジング２０８が屈曲された部分、すなわち図１５に示されている各チャネルの屈曲部分Ｂ'に設置される場合に適用できる。図１９のゲッターハウジング２０９は、外部に露出される部分は１／４円の形状を有し、内側は中央部が内向きに凹んだ形を取っており、ゲッター２０８を固定させている。勿論、ゲッターハウジング２０９は内側及び外側表面に全て凹部を形成して構成することも可能である。
【００６２】
これに対し、図２０は直線状を有するチャネルの一部分に形成されるゲッターハウジング２０９を示す図であって、両側端部が内向きに凹んだ形を取っていることが分かる。ゲッター２０８の固定位置は本質的に面発光蛍光ランプ２０３の光放射を妨害しない範囲内であればいずれでもよい。
【００６３】
図２１はこのような構成を有する本発明の面発光蛍光ランプ２０３を用いて構成されたバックライトユニットの一実施例を示す図である。
図２１に示すように、上部側には拡散板２１２が位置し、下部側には反射板２１４が位置しており、面発光蛍光ランプ２０３がその間に挟まれている。詳細に示してはいないが、前記拡散板２１２、反射板２１４及び面発光蛍光ランプ２０３はいずれもバックライトユニットのフレームに固定される。前記面発光蛍光ランプ２０３には、図１６に示すように、外部電極２０２が取り付けられて外部から電源が供給される。
【００６４】
図２１の左側に記載されている各数値は１５.１″以上のサイズで輝度均一性９０％を有するバックライトの最適化された製作実施例である。拡散板２１２の厚さは２ｍｍ、面発光蛍光ランプ２０３の厚さは７.１ｍｍ、反射板２１４の厚さは１ｍｍ、前記拡散板２１２と面発光蛍光ランプ２０３との離隔距離は１.９ｍｍ、前記反射板２１４と面発光蛍光ランプ２０３との離隔距離は０.１ｍｍであって、バックライトユニットは全厚１２.１ｍｍに製作されている。このような数値は１５.１″及び輝度均一性９０％以上を満足する前記条件に最適化された数値である。また、前記面発光蛍光ランプ２０３の外部電極２０２に電源供給回路（図示せず）を用いて所定の電圧を印加してバックライトユニットを作動させる。
【００６５】
前記バックライトユニットでは、外部電極面発光蛍光ランプ２０３が、外部電極２０２のみが付いている形であると説明されたが、外部電極面発光蛍光ランプ２０３は補助電極２０２ａ、２０２ｂをさらに含み、一体型又は分離型に製造することができる。また、ガス通路を図１６に示すように構成することができ、内部にゲッター２０８を含むゲッターハウジング２０９の構造を適用することが可能なのは明らかことである。勿論、このような適用も全て本発明の範囲に属すると言える。
【００６６】
前記のような主電極と補助電極を有する外部電極蛍光ランプに使用可能な駆動装置が後述される。主電極と補助電極を有する外部電極面発光蛍光ランプの一実施例が図２２に示されている。
【００６７】
図２３は本発明の駆動装置の一実施例を示すブロック図である。図２３を参照すると、前記駆動装置は、上位制御部のＬＣＤコントローラ３６０からの制御信号に応じて面発光蛍光ランプ３５０を点灯させるためのメインコントローラ３１０と、前記メインコントローラ３１０からの制御信号によって外部電極面発光蛍光ランプ３５０に初期荷電粒子を生成するために補助電極３０５に電源を供給するプライミング回路３２０と、前記プライミング回路３２０によって生成された荷電粒子を用いて点灯維持電圧を印加するように主電極３０３に電源を供給する点灯維持回路３３０とを含んでいる。
【００６８】
前記において、外部電極面発光蛍光ランプ３５０は、図２２に示した面発光蛍光ランプ３０１と本質的に同一のもので、説明の便宜のために、下記では図面符号３５０に統一して説明する。また、外部電極は主電極３０３と補助電極３０５を意味するものと理解されるべきであり、図２２に示されているように接続されている。
【００６９】
前記のような構成を有する駆動装置の作動状態は次の通りである。
駆動装置の作動を開始するための駆動信号が上位制御部としてのＬＣＤコントローラ３６０から入力されると、メインコントローラ３１０がプライミング回路３２０へ駆動信号を出力した後プライミング回路３２０をオフさせる。この際、外部電極面発光蛍光ランプ３５０の内部に生成された荷電粒子が消滅する前に、メインコントローラ３１０から点灯維持回路３３０に駆動信号を印加し、生成された荷電粒子を用いて外部電極面発光蛍光ランプ３５０を駆動する。このような点灯状態はＬＣＤコントローラ３６０からメインコントローラ３１０にオフ制御信号が入力されるまで持続される。
【００７０】
図２５は前記のような本発明の駆動装置の詳細回路図である。前記メインコントローラ３１０は、ＬＣＤコントローラ３６０から入力される制御信号によって、予め設定された所定の時間補助電極３０５に電源を印加して初期点灯を行い、その後に主電極３０３に点灯電源を印加するタイミングコントローラと、プライミング回路３２０と点灯維持回路３３０にそれぞれ駆動信号を印加するために直列に接続される一対の抵抗Ｒ１１、Ｒ１２とを含んでいる。
【００７１】
したがって、ＬＣＤコントローラ３６０から点灯信号が入力されると、メインコントローラ３１０でタイミングを調節してプライミング回路３２０から補助電極３０５を介して印加された電源によって外部電極面発光蛍光ランプ３５０に荷電粒子を生成させ、生成された荷電粒子が消滅する前に、点灯維持回路３３０から主電極３０３を介して電源を印加し、低電圧で外部電極面発光蛍光ランプ３５０を動作させるものである。前記プライミング回路３２０を駆動するための所定の時間は、面発光蛍光ランプ３５０に十分荷電粒子を生成するための蛍光体の発光維持時間によって決定される。
【００７２】
また、前記プライミング回路３２０は、自励駆動のためのトランスフォーマーＴ１、共振キャパシタＣ２２、一対のスイッチングトランジスタＱ１、Ｑ２、前記メインコントローラ３１０の信号を受信して前記スイッチングトランジスタＱ１、Ｑ２を駆動するためのトランジスタＱ３、ゲートに入力される電圧、電流を制御するための抵抗Ｒ１、Ｒ２、及びコイルＬ２１とキャパシタＣ２１からなり、入力される電流の安定化のためのラインフィルタを含んでなり、外部電極面発光蛍光ランプ３５０の補助電極３０５に電圧を印加する。
【００７３】
また、前記点灯維持回路３３０は、前記プライミング回路３２０によって外部電極面発光蛍光ランプ３５０の内部に形成された荷電粒子が消滅する前に、メインコントローラ３１０からの信号を受けて主電極３０３を介して高電圧を印加するもので、自励駆動のためのトランスフォーマーＴ２、共振キャパシタＣ３２、一対のスイッチングトランジスタＱ３、Ｑ４、メインコントローラ３１０から制御信号を受けて前記一対のスイッチングトランジスタＱ３、Ｑ４を駆動するための一対のスイッチングトランジスタＱ５、Ｑ６、ゲートに入力される電圧、電流を制御するための抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、及びコイルＬ３１とキャパシタＣ３１からなり、入力される電流の安定化のためのラインフィルタを含んでなり、外部電極面発光蛍光ランプ３５０の主電極３０３に電圧を印加する。
【００７４】
また、図２４はフィードバック回路３４０をさらに含む本発明の駆動装置の他の実施例を示すブロック図である。前記駆動装置は、ＬＣＤコントローラ３６０からの制御信号に応じて外部電極面発光蛍光ランプ３５０を点灯させ、使用者が設定した明度に外部電極面発光蛍光ランプ３５０の明度を調節するために制御信号を出力するメインコントローラ３１０と、前記メインコントローラ３１０からの制御信号によって外部電極面発光蛍光ランプ３５０に初期荷電粒子を生成するために補助電極３０５に電源を供給するプライミング回路３２０と、前記プライミング回路３２０によって生成された荷電粒子を用いて点灯維持電圧を印加するように主電極３０３に電源を供給する点灯維持回路３３０と、外部電極面発光蛍光ラップ３５０に流れる電流を検出し、これを電圧に変換して前記メインコントローラ３１０に入力して点灯維持回路３３０によるランプの明度を調整するためのフィードバック回路３４０とを含んでいる。図２４の実施例は、図２３のそれと比較すると、フィードバック回路３４０をさらに含んでおり、フィードバック回路３４０の帰還作用によってメインコントローラ３１０で外部電極面発光蛍光ランプ３５０の明度を調節する機能をさらに含む。
【００７５】
言い換えれば、点灯維持回路３３０によって電源が供給されると、外部電極面発光蛍光ランプ３５０に流れる電流は、フィードバック回路３４０によって感知されて電圧値に変換されてメインコントローラ３１０に入力される。この入力された電圧によって、メインコントローラ３１０は点灯維持回路３３０にＰＷＭ信号を印加して外部電極面発光バックライト３５０の明度を調節する。明度調節設定値は、使用者によってＬＣＤコントローラ３６０に入力されてから、ＬＣＤコントローラ３５０の駆動信号と共に外部電極面発光駆動装置のコントローラ３１０に入力される。
【００７６】
図２６は図２４の詳細回路図であって、図２５の回路と類似なので、その詳細な説明を省略する。前記フィードバック回路３４０は、外部電極面発光蛍光ランプ３５０に流れる電流を検出するために一対のダイオードＤ４１、Ｄ４２からなる整流器と、流れる電流を電圧に変換するための抵抗Ｒ４１と、前記抵抗Ｒ４１から入力される電圧信号を前記メインコントローラ３１０へ安定的に伝達するためのもので、キャパシタＣ４１及び抵抗Ｒ４２からなるラインフィルタとを含む。
【００７７】
次に、前記のような構成を有する本発明のＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置の作動状態を図２７の流れ図に基づいて説明する。
まず、使用者がＬＣＤの付いている装置を作動させるために電源灯をオンさせると、ＬＣＤコントローラ３６０がＬＣＤ用駆動装置に駆動信号を入力させる（Ｓ１）。ＬＣＤコントローラ３６０からの駆動信号は駆動装置のメインコントローラ３１０に入力される。メインコントローラ３１０では、駆動信号が入力されると、まずプライミング回路３２０に駆動信号を出力する（Ｓ２）。プライミング回路３２０はＲＣ時定数によって設定された時間だけ作動する。プライミング回路３２０の作動が終了した後（Ｓ３）、メインコントローラ３１０では外部電極面発光蛍光ランプ３５０の点灯のために点灯維持回路３３０に駆動信号を出力する（Ｓ４）。言い換えれば、まず外部電極面発光蛍光ランプ３５０の補助電極３０５に電源を印加して外部電極面発光蛍光ランプ３５０に荷電粒子を形成した後、荷電粒子が消滅する前に点灯維持回路３３０を用いて主電極３０３を介して電源を供給する。フィードバック回路３４０がさらに含まれなければ、このような動作が引き続き行われる。
【００７８】
前記のように点灯維持回路３３０によって電源が供給されると、外部電極面発光蛍光ランプ３５０は、点灯状態を維持してＬＣＤ画面に光源を供給する。このような点灯維持動作はＬＣＤコントローラ３６０からオフ制御信号が入力されるまで引き続き行われる。
【００７９】
また、図２４に示すように、フィードバック回路３４０がさらに備えられると、メインコントローラ３１０ではフィードバック回路３４０から入力される電圧値を用いて使用者設定値とフィードバックされてくる測定値とを比較した後、ＰＷＭ方式で点灯維持回路３３０に電圧信号を出力して明度を制御する（Ｓ５）。このような明度調整はＬＣＤコントローラ３６０からオフ制御信号が入力されるまで引き続き行われる。
【００８０】
（産業上の利用可能性）
本発明によれば、従来のエッジ型または冷陰極型蛍光ランプを用いた直下型バックライトユニットより輝度及び輝度均一性の高い面光源の製作を容易にし、蛍光ランプの電極によるＬＣＤパネルの発熱量を減少させることができ、電極損傷によるランプ損傷を防止するうえ、ランプの寿命を延長させるという効果がある。
【００８１】
また、ＬＣＤのバックライト用として用いられる面発光蛍光ランプの電極を外部電極方式で構成することにより、面発光蛍光ランプの製造工程を簡単にし、生産性を向上させ、大型バックライトの製造を容易にするうえ、ＬＣＤを小型、薄型に製作することができるという効果がある。
【００８２】
また、主電極と補助電極を有するＬＣＤ用面発光蛍光ランプに荷電粒子生成のための初期点灯電圧を印加し、荷電粒子生成後に粒子が消滅する前に放電維持用電圧を印加し、面発光蛍光ランプの点灯を維持することができ、また低電圧でも安定的に作動することができ、初期点灯時の高電圧によるトランスフォーマーの持続的なストレスとスイッチング素子の損失を減少させることができるという効果がある。
【００８３】
【図面の簡単な説明】
【００８４】
この発明の前記及び他の目的、特徴及びその他の利点は、添付図面を参照する次の説明によって明確に理解されるであろう。
【００８５】
【図１】従来のエッジ型バックライトユニット構成を示す斜視図である。
【００８６】
【図２】 本発明に係るバックライトユニットの配線の概略的な構成図である。
【００８７】
【図３】 本発明に係るベースユニットの斜視図である。
【００８８】
【図４】 電極とゴムホルダーが挿入された状態の蛍光ランプの側面図である。
【００８９】
【図５】 電極とゴムホルダーが挿入された状態の蛍光ランプの側面図である。
【００９０】
【図６】 電極とゴムホルダーが挿入された状態の蛍光ランプの側面図である。
【００９１】
【図７】 蛍光ランプに電源を供給するための出力線接続状態図である。
【００９２】
【図８】 蛍光ランプに電源を供給するための出力線接続状態図である。
【００９３】
【図９】 蛍光ランプに電源を供給するためのインバータのブロック回路図である。
【００９４】
【図１０】 図９のインバータの詳細回路図である。
【００９５】
【図１１】 インバータによって使用される駆動パルス波形図である。
【００９６】
【図１２】 従来の面発光蛍光ランプの構造を示す平面図である。
【００９７】
【図１３】 図１２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００９８】
【図１４】 図１２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００９９】
【図１５】 本発明に係る面発光外部電極蛍光ランプの平面図である。
【０１００】
【図１６】 本発明に係る外部電極蛍光ランプの他の実施例を示す平面図である。
【０１０１】
【図１７】 本発明に係る外部電極蛍光ランプの補助電極の設置状態図である。
【０１０２】
【図１８】本発明に係る外部電極蛍光ランプの補助電極の他の設置状態図である。
【０１０３】
【図１９】ゲッター設置状態を示す図１５のＢ'部分の断面透視図である。
【０１０４】
【図２０】ゲッターの他の設置状態を示す断面透視図である。
【０１０５】
【図２１】本発明に係るバックライトユニットの構造を示す側断面図である。
【０１０６】
【図２２】従来の外部電極を有する面発光蛍光ランプの平面図である。
【０１０７】
【図２３】本発明に係る蛍光ランプ駆動装置の一実施例を示すブロック図である。
【０１０８】
【図２４】本発明に係る蛍光ランプ駆動装置の他の実施例を示すブロック図である。
【０１０９】
【図２５】図２３の蛍光ランプ駆動装置の詳細回路図である。
【０１１０】
【図２６】図２３の蛍光ランプ駆動装置の詳細回路図である。
【０１１１】
【図２７】本発明の面発光蛍光ランプ駆動装置の作動状態を示す流れ図である。
（技術分野）
本発明は、外部電極蛍光ランプ、その外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニット、及び外部電極蛍光ランプ駆動装置に関し、より具体的には、従来のエッジ型又は直下型バックライトより輝度及び輝度均一性の高い面光源の製作を容易にし、蛍光ランプの電極によるＬＣＤパネルの発熱量を減少させ、電極損傷による蛍光ランプの損傷を防止するうえ、蛍光ランプの寿命を延長させることが可能な外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニットに関し、さらに具体的には、製造工程を簡単にし、生産性を向上させるうえ、大型バックライトへの適用を容易にすることが可能な新規タイプの外部電極蛍光ランプ、その外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニット、及び外部電極面発光蛍光ランプ駆動装置に関するものである。
【０００２】
（背景技術）
文字、グラフィック、動画像の表示手段として用いられる液晶ディスプレイ装置（以下、「ＬＣＤ」という）は、従来のＣＲＴ型表示装置に比べて目の疲労を少なくし、小型化、軽量化及び低電力化を図ることができるので、例えば携帯電話やテレビジョンなどの次世代表示装置として非常に脚光を浴びている。
以下、従来のＬＣＤにおいて文字又は画像を表示するＬＣＤパネルの構造を概略的に説明する。まず、表面処理された一対の透明なガラス板の間に液晶物質を注入し、注入された液晶物質に駆動信号を発生させるＬＣＤ駆動回路（図示せず）を用いて電気信号（電圧）を供給すると、液晶物質の位相変化が発生する。ＬＣＤ駆動回路は、液晶物質の分布を変更させるように、互いに異なる電圧値を印加することにより、特定の文字又は画像の表示が可能になる。
【０００３】
ところが、ＬＣＤでは、文字が表示されるパネルが自ら光を出さないので、パネルに表示される内容（文字又はロゴなど）を視覚的に認識し得るように補助する手段が要求されている。現在、液晶表示板の側面又は後面から光を照射するランプを用いたバックライトシステムが補助手段として多く用いられている。
【０００４】
従来のバックライトシステムは、光を投射する蛍光ランプの位置に応じてエッジ型バックライトと直下型バックライトとに区分される。エッジ型バックライトは、パネルの両側面の下部に光源が位置し、光源から入射した光が導光板及び反射板によって面光源を生成し、ＬＣＤパネルのセル(cell)を照らす方式である。このようなエッジ型バックライト方式は、光源から放射される光を間接的に誘導するために輝度均一性が高いという利点があるが、輝度が相対的に劣るという問題点がある。
【０００５】
図１は従来のエッジ型バックライトユニットの一実施例を示す図である。図１を参照すると、下方から蛍光ランプを覆うためのランプカバー、電源供給によって光を放射するための蛍光ランプ、放射された光を所定の方向に反射するための反射板、放射された光を導くための導光板、入射する光を均一に放射するための拡散板、垂直プリズム、水平プリズム及び保護シートの順に積層される。このようなエッジ型バックライトユニットでは、導光板の側面に蛍光ランプが位置するため、輝度均一性は高くなるが、輝度は低下する。
【０００６】
また、直下型バックライトユニットは、光源（冷陰極型蛍光ランプ）がＬＣＤパネルの直下に位置し、光源の前面に拡散板が配置され、背面に反射板が配置されることにより、光源からの光を反射及び拡散させ、ＬＣＤパネルのセル(cell)を照光する方式を採用している。このような直下方式は、反射板と拡散板を用いて光を効率よく利用するため高輝度が得られるので、高輝度が要求されるバックライト用に適する。ところが、段々大面積化しつつあるＬＣＤパネルの大きさに応じて十分な輝度を提供するのには限界があるうえ、輝度均一性が低いという問題点があった。
【０００７】
さらに、従来の直下型バックライトユニットでは、光源として用いられる蛍光ランプの数だけそれぞれのインバータを必要とする。言い換えれば、光源として用いられるそれぞれの蛍光ランプの点灯特性が少しずつ異なるため、蛍光ランプを並列に接続する場合、高い電力供給能力を有する一つのインバータを主に使用すると、放電特性の差異により多数の蛍光ランプが同時に点灯せず、一部蛍光ランプは点灯し、一部蛍光ランプは遅く点灯するか或いは点灯しないという問題点が生ずる。かかる問題点を解決するために、それぞれの蛍光ランプに対してそれぞれのインバータを接続して蛍光ランプを駆動するが、高い電力消耗、インバータの数によるコスト増加、組立時間の増加による生産性の低下、及び電極によって発生する熱によるＬＣＤの劣化などといった問題点があった。
【０００８】
また、従来のバックライト光源（蛍光ランプ）の輝度及び輝度均一性を改善するために、本出願人によって平板型面発光蛍光ランプが出願されている。図１２は既に出願された従来の面発光蛍光ランプの平面図である。この従来の面発光蛍光ランプは、図１２に示すように、内部に放電ガスが注入され且つ外部から遮断されるチャネルが互いに隣接した状態のサーパンタイン(serpentine)の形状にランプ上板が構成されており、折り曲げられた部分が互いに連通しているため、内部は一つのチャネル（単一チャネル）になっている。また、それぞれの端部には内部電極２０１が設置されている。
【０００９】
図１３は図１２の面発光蛍光ランプ２０３のＡ−Ａ線に沿った断面図であって、互いに隣接して形成されたチャネル２０３ａの断面を示している。実際、まるでそれぞれが分離しているかのように見えるチャネル２０３ａは互いに連通して一つの通路を成している。Ａ部分の断面は半円形になっているが、チャネル２０３ａの形状は長方形、菱形など様々に変更することができる。
【００１０】
図１４は図１２のＢ−Ｂ線に沿った断面図であって、面発光蛍光ランプ２０３の内部電極２０１の設置状態を示す。図１４に示すように、内部電極２０１の一端部は面発光蛍光ランプ２０３の内部に挿入されている。このように内部電極２０１を挿着するためには多くの製造工程が必要とされる。
【００１１】
上述したように既に出願された面発光蛍光ランプ２０３は、全表面積にわたって光を均一に放射するから、従来のエッジ方式と直下方式のバックライトユニットの欠点を補完して高輝度と高輝度均一性を提供することができる。特に、サーパンタイン形状を持つことにより、輝度及び輝度均一性が著しく改善されたという利点がある。また、その形状もＬ字、Ｗ字などのように変形させることができる。通常、前記面発光蛍光ランプは、ランプ上板の形状をＬ字、Ｗ字状にし、ランプ下板を平板状にして上下結合させて製造し、或いは一体型に製造する。
【００１２】
ところが、蛍光ランプの構造が前記の如く様々になることにより、蛍光ランプに電源を供給する内部電極２０１の設置位置が頻繁に変更される。これにより、製造設備が変更されなければならないという不便さがあった。しかも、内部電極２０１を面発光蛍光ランプ２０３に挿着させることにより、蛍光ランプの製造工程が増加し、内部電極の破損によって生産性が低下するという問題点などが発生した。また、大型バックライトに使用するために蛍光ランプを多数並列に接続した場合、それぞれの電極にインバータなどを接続するときには配線が複雑になり、これによりバックライトユニットの体積が大きくなるという問題点などがあった。
【００１３】
（発明の開示）
従って、本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、面光源の製作を容易にし、電極によるＬＣＤパネルの発熱量を減少させ、電極損傷によるランプ損傷を防止するうえ、寿命を延長させることが可能な外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニットを提供することにある。
本発明の他の目的は、従来の直下型バックライトで使用されている蛍光ランプの電源供給方式を変更することにより、バックライトの製造を容易にし且つ蛍光ランプの駆動特性を改善させることが可能な外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニットを提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、バックライトユニットをモジュール化させることにより、組立時間を大幅短縮させて生産性を高めることが可能な外部電極蛍光ランプを用いたＬＣＤ用バックライトユニットを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、ＬＣＤのバックライト用として用いられる面発光蛍光ランプの電極を外部電極方式にすることにより、面発光蛍光ランプの製造工程を簡単にし、生産性を向上させるうえ、大型バックライトの製造を容易にしてＬＣＤを小型、薄型に製作することが可能なＬＣＤ用外部電極面発光蛍光ランプ及びそれを用いたバックライトユニットを提供することにある。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、面発光蛍光ランプのチャネル内部に水銀を供給し、いろいろの不純物を吸収することが可能なゲッター及びゲッターハウジング構造を有するＬＣＤ用外部電極面発光蛍光ランプ及びそれを用いたバックライトユニットを提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、主電極と補助電極を有するＬＣＤ用面発光蛍光ランプに荷電粒子の生成のための初期点灯電圧を印加し、荷電粒子の生成後に粒子が消滅する前に放電維持用電圧を印加することにより、面発光蛍光ランプの点灯を保つためのＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、低電圧でも安定的に作動し、初期点灯時の高電圧によるトランスフォーマーの持続的なストレスとスイッチング素子の損失を減少させることが可能な、主電極と補助電極を備えた面発光蛍光ランプを制御するＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置を提供することにある。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明のＬＣＤ用外部電極面発光蛍光ランプは、表面から所定の距離以内で輝度均一性を最大化させるための所定の断面を有し、サーパンタイン形状 に設けられる所定の厚さのランプ上板と、平板構造を有し、互いに連通するチャネルを形成するために前記ランプ上板と結合されるランプ下板と、前記ランプ上板の両側端部の表面上にそれぞれ設けられる外部電極及び補助電極とからなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の他の特徴によれば、互いに隣接したチャネルが、放電ガスが通過できないように遮断され、各チャネルの間に太さ、設置位置及び設置数を変更すること可能な多数のガス通路が設置され、互いに連通して放電ガスの移動を一層促進することが可能な構造を提供する。
【００１９】
また、本発明のＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置は、主電極と補助電極を備えたＬＣＤ用面発光蛍光ランプに電源を供給するための駆動装置において、ＬＣＤコントローラからの制御信号に応じて外部電極面発光蛍光ランプを点灯させるためのメインコントローラと、前記メインコントローラからの制御信号によって外部電極面発光蛍光ランプに初期荷電粒子を生成するために、補助電極に電源を供給するプライミング回路と、前記プライミング回路によって生成された荷電粒子を用いて点灯維持電圧を印加するように主電極に電源を供給する点灯維持回路とを含んでなることを特徴とする。
【００２０】
本発明の他の特徴によれば、前記面発光蛍光ランプ駆動装置は、面発光蛍光ランプに流れる電流を検出し、これを電圧に変換して前記メインコントローラに入力して点灯維持回路による印加電圧を調整するためのフィードバック回路をさらに含む。
【００２１】
（発明を実施するための最良の形態）
図２は本発明に係るバックライトユニットの概略的な配線構成図である。本発明に係るバックライトユニットは、インバータ９０とベース１００を含んでなる。前記インバータ９０は、多数の外部電極蛍光ランプ１１０の点灯電圧を供給するためのもので、第１電圧及び第２電圧を生成して第１出力線１２０と第２出力線１２２を介して供給する。前記ベース１００は、前記インバータ９０から第１電圧及び第２電圧の供給をそれぞれ受けて点灯する多数の蛍光ランプ１１０を含む。
【００２２】
前記蛍光ランプ１１０は、従来の如く両側端部に内部電極が形成されたものではなく、外部電極(external electrode)を有する外部電極蛍光ランプである。外部電極は図面符号が表示されていないが、蛍光ランプ１１０の両端に突設されており、その一部に接点１１８が形成されている。
【００２３】
前記外部電極蛍光ランプ１１０は、奇数及び偶数の順序通りに半分ずつ分けられ、インバータ９０に接続された第１出力線１２０又は第２出力線１２２を介してそれぞれ点灯電圧の供給を受ける。図２を参照すると、それぞれの蛍光ランプ１１０に供給される電圧は一つ置きに接点１１８を介して供給されることが分かる。後述する接点１１８は蛍光ランプ１１０の一端に設けられた電極と半田付けによって電気的に接続される。したがって、出力線との接点１１８が設けられた蛍光ランプ１１０には当該出力線から電源の供給を受ける。
【００２４】
このように第１及び第２出力線を用いて電圧を供給することにより、安定的な電源供給が達成できる。それぞれの蛍光ランプ１１０の他端に設けられた、電源が供給されない電極１１２は接地に接続される。本発明の別の特徴である第１出力線１２０及び第２出力線１２２の接続方式が後述される。
【００２５】
前記外部電極蛍光ランプ１１０が収納されるベース１００は、図３を参照すると、縦方向に延長し、互いに対向している一対の遮断板１０２と、前記遮断板１０２に端部が接続されており、互いに対向している一対のランプ固定板１０４とが四角形を成すように構成されており、底面には反射板１０６がさらに設置されている。
【００２６】
また、図３には示されていないが、外部電極蛍光ランプ１１０が水平配置された後には、拡散板を蛍光ランプ１１０の上方に位置させることにより、完全な四角ボックス状に製造することができる。また、側面には、第１出力線１２０と第２出力線１２２を連結することが可能な端子を構成する。このようにボックス状のモジュールに製作すると、組立時に迅速な組立を実現することができる。
【００２７】
前記一対のランプ固定板１０４には、多数のランプ固定孔１０８が一定の間隔で対向配置されている。前記ランプ固定孔１０８は、外部電極蛍光ランプ１１０を一列に固定するためのものである。ランプ固定孔１０８はゴムホルダー１１６を用いて外部電極蛍光ランプ１１０を固定させる。
【００２８】
前記反射板１０６は、上部側に設置される外部電極蛍光ランプ１１０から放射される光を反射させるためのものである。反射板１０６は、表面にコーティング処理された、別途の反射効率の高い反射板を付着させて構成することができる。
【００２９】
図４及び図５は外部電極蛍光ランプ１１０の両端部の外周面にそれぞれ形成された電極１１２を示すものである。電極１１２の役割は、蛍光ランプ１１０に外部から高圧パルスが印加されたとき、蛍光ランプ１１０が充分励起できるように高電圧を供給するもので、導電性に優れた材質、例えば銅又はアルミニウムテープなどを用いて製造する。
【００３０】
また、電極は、図４に示した電極１１２のように、外部電極蛍光ランプ１１０の両側端部の外周面を全て囲むように形成し、或いは図５に示した電極１１４のように、外周面の下部側又は上部側の一部のみを囲むように形成することができる。
【００３１】
前者は高圧パルスを印加するとき、電極１１２の面積が広いため、外部電極蛍光ランプ１１０が充分点灯できるように充分な励起電力が供給されるという利点がある。これに対し、後者は外部電極蛍光ランプ１１０の表面をより少なく隠すため、さらに多くの光量が放射されるので、蛍光ランプの光放射効率が高くなるという利点がある。
【００３２】
図４及び図５の左側には、外部電極蛍光ランプ１１０の側面図が簡略に示されている。図４を参照すると、電極１１２は外部電極蛍光ランプ１１０の外周面を全て囲むように形成されていることが分かる。また、図５を参照すると、電極１１４は外部電極蛍光ランプ１１０の下部面（又は上部面）の一部分にのみ形成されていることが分かる。前記電極１１２
【００３３】
図６には外部電極蛍光ランプ１１０をベース１１０のランプ固定孔１０８に固定させるためのゴムホルダー１１６の結合状態が示されている。ゴムホルダー１１６は外部電極蛍光ランプ１１０の両端部に嵌められるもので、直径の異なる２つの部分から構成されている。直径の小さい部分は外部電極蛍光ランプ１１０の端部を収納するための孔を有し、直径の大きい部分はランプ固定孔１０８の外側表面に密着して固定される。図６の左側にはゴムホルダー１１６の側面図が示されている。前記のように、本発明では、外部電極蛍光ランプ１１０を使用することにより、蛍光ランプの設置が容易であるという利点がある。
【００３４】
図７及び図８には外部電極蛍光ランプ１１０に電源を供給するための第１出力線１２０及び第２出力線１２２の連結状態がそれぞれ示されている。
【００３５】
図７は円形の電極１１２が外部電極蛍光ランプ１１０の外周面を取り囲む形態における接点１１８の位置及び配線（第１出力線と第２出力線）状態を示す。第１出力線１２０及び第２出力線１２２は、それぞれ被覆されているため電気が通じなく、接点１１８と接触した部分のみが露出して電気が通じる。
【００３６】
第１出力線１２０は、左側から一番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ａの上部側に誘導され、電極１１２に接点１１８によって接続されている。接続後には、第１出力線１２０は、二番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ｂとは電気的に接続されることなく下部側を通過した後、三番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ｃの上部側の接点１１８に接続される。すなわち、第１出力線１２０は多数の蛍光ランプのうち奇数番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ａ、１１０ｃ、１１０ｅと電気的に接続されることが分かる。前記接点１１８は半田付けによって第１出力線１２０と第２出力線１２２に電気的に接続される。
【００３７】
接点は半田付けによって直接形成されるか、或いは電極の表面にリング状に形成されることができる。すなわち、リング状に接点を形成し、第１出力線（又は第２出力線）を挿入した後、半田付けして電気的に接続することにより、組立を容易に行うことができる。
【００３８】
一方、第２出力線１２２は、一番目の外部電極蛍光ランプ１１０ａの下部（第１出力線１２０の反対方向）を通過して二番目の外部電極蛍光ランプ１１０ｂの上部で接点１１８に接続されている。接点１１８に接続された第２出力線１２２は、さらに３番目の外部電極蛍光ランプ１１０ｃの下部を通過して上部側に延長される。すなわち、第２出力線１２２は多数の蛍光ランプのうち偶数番目に位置した外部電極蛍光ランプ１１０ｂ、１１０ｄ、１１０ｆに電気的に接続されることが分かる。従って、第１及び第２出力線１２０、１２２にそれぞれ電源が供給されると、第１出力線１２０は外部電極蛍光ランプ１００ａ、１００ｃ、１００ｅに電源を供給し、第２出力線１２２は外部電極蛍光ランプ１００ｂ、１００ｄ、１００ｆに電源を供給する。
【００３９】
また、各外部電極蛍光ランプ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆは第１出力線１２０及び第２出力線１２２によって全て取り囲まれた形状に配置されることが分かる。特に、第１出力線１２０と第２出力線１２２はいずれもそれが通過する蛍光ランプの表面に最大限密着させることが好ましい。このような配線形態によって、インバータ９０から高電圧パルスを印加するときに電気場が充分発生し、この電気場によって外部電極蛍光ランプの点灯に対して間接的に上昇効果が現れるという利点がある。
【００４０】
図８は図７と本質的に類似している配線方式であって、図７との差異点は第１出力線１２０と第２出力線１２２の接点１１８の形成位置にある。この場合には、接点１１８が常に下面に接して形成される。図面では電極１１８に差異点があるが、円形電極又は部分的に形成された電極のいずれにも適用できることは明らかである。
【００４１】
また、第１出力線１２０と第２出力線１２２の配線状態は、図７に示すように、それぞれの外部電極蛍光ランプと密着して囲む形状を持っているので、インバータから高圧電圧パルスを印加するときに電気場が充分発生し、この電気場によって外部電極蛍光ランプの点灯に対して間接的に上昇効果が現れるという利点がある。
【００４２】
また、本発明の出力線配線方式において、接点１１８の位置は図示に限定されない。言い換えれば、外部電極蛍光ランプと第１出力線１２０、第２出力線１２２とを接続し易い位置に接点を形成し、半田付けすることが可能なのは明らかなことである。
【００４３】
このような構成を有する多数の外部電極蛍光ランプ１１０に電源を印加するインバータ９０のブロック回路図が図９に、その詳細回路図が図１０にそれぞれ示されている。次に、図９及び図１０を参照してインバータ９０について説明する。
【００４４】
前記インバータ９０はラインフィルタ１０、パルス発生器２０、一対の駆動バッファ３０、３０'、一対の共振回路４０、４０'、一対のステップアップトランスフォーマー５０、５０'、及びフィードバック回路７０を含んでなる。前記ラインフィルタ１０はＤＣ電源部を介して供給されるＤＣ電圧を整流し、その整流されたＤＣ電圧を出力する。前記パルス発生器２０はスイッチング駆動パルスを発生させる。前記駆動バッファ３０、３０'は前記パルス発生器２０からの駆動パルスを共振回路４０、４０'に選択的に出力する。前記共振回路４０、４０'は前記駆動バッファ３０,３０'から出力される駆動パルス信号によって駆動され、前記ラインフィルタ１０から入力されるＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して出力する。前記ステップアップトランスフォーマー５０、５０'は前記共振回路４０、４０'から出力されるＡＣ電圧信号を増幅し、２つの群に分離された外部電極蛍光ランプ１１０へ出力する。前記フィードバック回路７０は外部電極蛍光ランプの明度を調節するために使用される２次電圧を検出する。前記インバータ９０のトランスフォーマー５０、５０'から出力される高電圧は、同一の位相、同一の周波数で互いに同期及び動作して外部電極蛍光ランプ１１０を同一に駆動させる。このような２つのトランスフォーマーの同期式駆動により、本発明に係る蛍光ランプ１１０は１つのトランスフォーマーを用いる場合より一層安定的で改善された動作特性を示す。
【００４５】
次に、インバータ９０の詳細な作動状態について説明する。
前記ラインフィルタ１０は、ＤＣ電源部（整流器、バッテリ又は充電池など）から入力される電源を受け、安定的な電流の供給のためにＤＣ電源を整流するためのものである。図１０を参照すると、ラインフィルタ１０はコイルＬ１１とコンデンサＣ１１からなり、ＤＣ電源部から供給するＤＣ電圧を整流して出力する機能を行う。前記ラインフィルタ１０を介して出力されるＤＣ電源は、それぞれステップアップトランスフォーマー５０、５０'の間のセンタータップに入力されるが、共振回路４０、４０'によって制御されて出力値がＡＣ電圧に変調されて出力される。
【００４６】
前記パルス発生器２０は、スイッチング駆動パルスを発生するためのもので、発生した駆動パルスを駆動バッファ３０、３０'に伝達する。また、前記パルス発生器２０は、フィードバック回路７０から入力される信号に応じて発生するパルス幅を変更して出力することにより、蛍光ランプに供給される電圧値を制御する。パルス発生器２０は安定的な動作のためのＤＣ電圧をレギュレータを用いて供給する。図１０を参照すると、パルス発生器２０から２つのパルス信号が出力されることが分かる。
【００４７】
前記駆動バッファ３０、３０'はパルス発生器２０からの駆動パルスを共振回路４０、４０'に出力する。図１０を参照すると、前記駆動バッファ３０、３０'は、図１０に示すように、ＮＰＮ型トランジスタ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）及びＰＮＰ型トランジスタ（Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８）をそれぞれ用いて構成する。トランジスタＱ１、Ｑ２のベースにはパルス発生器２０から出力されるパルスが入力され、トランジスタＱ３、Ｑ４のベースにはパルス発生器２０から出力される別のパルスが入力される。これは他の駆動バッファ３０'にも同一に適用される。従って、パルス発生器２０からのパルス波形に応じて駆動点が変更される。
【００４８】
前記共振回路４０、４０'は、駆動バッファ３０、３０'からのスイッチングパルス信号に応じてラインフィルタ１０を介して入力されるＤＣ電圧を、所定の周波数を有する電圧信号波形に変換して出力する。前記パルス発生器２０のスイッチング駆動パルスと共振回路４０、４０'の作動によって、所定の周波数を有する交流電圧パルスが発生する。
【００４９】
出力される交流電圧は、前記ステップアップトランスフォーマー５０、５０'にそれぞれ入力されて充分昇圧された後、外部電極蛍光ランプ１１０に供給される。外部電極蛍光ランプ１１０にそれぞれ供給される電圧は、前述したように、同一の周波数、同一の位相を有する高電圧信号として外部電極蛍光ランプ１１０を駆動させる。ステップアップトランスフォーマー５０、５０'から出力されるそれぞれの電圧は、図２に示した第１出力線１２０と第２出力線１２２を介して外部電極蛍光ランプ１１０に印加される。出力電圧が同一の位相、同一の周波数なので、いずれを接続しても作動には差し支えがない。
【００５０】
フィードバック回路７０は抵抗Ｒ７１を用いて２次側外部電極蛍光ランプ１１０に流れる電流を電圧として検出し、電圧値に応じて外部電極型蛍光ランプ１１０の明度を変換するように制御信号を出力する。フィードバック回路７０から入力される信号によってパルス発生器２０からの駆動パルス幅が変更されることにより、外部電極蛍光ランプ１１０の明度が最適化される。
【００５１】
図１１は本発明に係るインバータ９０の駆動用パルス信号の波形図であって、パルス発生器２０からそれぞれ生成されるパルス信号ｃｈ１、ｃｈ２を示す。図１１に示すように、駆動バッファ３０、３０'に入力されるそれぞれの駆動パルス信号の波形は、位相差がある同一の周波数である。このような駆動パルス信号によって共振回路４０、４０'が動作して交流電圧を発生させる。
【００５２】
このような一字型の外部電極蛍光ランプを代替することが可能な外部電極面発光蛍光ランプ及びそれを用いたバックライトユニットが後述される。このような構造は本出願人によって既に出願された面発光蛍光ランプの改善された構造である。このような構造によって多数の一字型の蛍光ランプを一つの外部電極面発光蛍光ランプで代替することができる。
言い換えれば、ＬＣＤを大型にする場合、後述の外部電極蛍光ランプは、前記一字型の外部電極蛍光ランプを代替して使用することができるため、表示面積が増大する可能性がある。
【００５３】
図１５は前記のような外部電極面発光蛍光ランプ２０３の構造を示す平面図である。図１５に示すように、サーパンタイン形状を有し、単一チャネルからなる面発光蛍光ランプ２０３の両端部に一字型の外部電極２０２が設置されていることが分かる。前記外部電極２０２は、電気がよく通じる導電性物体を付着させることにより簡単に構成される。特に、外部表面からエネルギーを内部に供給しなければならないため、充分な励起エネルギーが供給できるように充分な表面積を有する。
【００５４】
外部電極２０２の役割は、面発光蛍光ランプ２０３に外部から高圧パルスが印加されたとき、面発光蛍光ランプ２０３が充分励起できるように高電圧を供給するもので、導電性に優れた材質、例えば銅又はアルミニウムテープなどを用いて製造する。この際、導電性物体は、図１４の内部電極２０１のように面発光蛍光ランプ２０３の内部に挿入されず、表面に接触させ、作動中に離脱しないように固定させる。
【００５５】
図１６は本発明の外部電極面発光蛍光ランプ２０３のチャネル２０３ｂの間にガス通路２０７が形成された変形例を示す。これは、図１５に示した外部電極面発光蛍光ランプ２０３が、それぞれの屈曲部分が互いに連通して単一チャネルを成しているのに比べて、相互水平状態のチャネル間をガス通路２０７を用いて連結したものである。このような構造は、図１２に示した単一チャネル方式での放電ガスの移動速度に比べて速い時間内に放電ガスを面発光蛍光ランプ２０３の内部に均一に分布させることができるという利点がある。図１６ではチャネルの水平部分の両端部にそれぞれ一つのガス通路２０７が形成されているものと説明されたが、ガス通路７の太さ、設置位置、設置個数は変更が可能であり、このような変形又は変更は全て本発明の範囲に属する。面発光蛍光ランプ２０３の長さ又は太さに応じてガス通路２０７の太さ、位置、設置個数を変更してガス分布の速度を最適化させることができる。
【００５６】
図１７及び図１８は本発明の外部電極蛍光ランプを低電圧で駆動させるための補助電極の設置状態を示す。外部電極面発光蛍光ランプ２０３の長さが長いので、蛍光ランプを放電させるためには非常に大きい電圧が要求される。したがって、補助電極を採用することが好ましい。
【００５７】
言い換えれば、別途の電源が接続されている補助電極に電圧を印加すると、蛍光ランプ２０３の内部には荷電粒子が発生し、その後に主電極として用いられる外部電極２０２に電圧を印加すると、面発光蛍光ランプ２０３は低い電圧でも放電が開始される。従って、補助電極を用いると、主電極のみを用いるときより多く省電力化することができるという利点がある。前記補助電極は面発光蛍光ランプ２０３の表面上に外部電極２０２と同様の方式で設置され、広い面積を占めないで直線状に設置することができる。
【００５８】
図１７では補助電極２０２ａがチャネル２０３ｂを取り囲むように位置していることが分かる。これに対し、図１８ではチャネル２０３ｂの中央に補助電極２０２ｂが位置していることが分かる。このような設置位置は外部電極面発光蛍光ランプ２０３の長さや面積などを考慮して変更することができる。すなわち、面発光蛍光ランプ２０３の応答時間を短くしたければ、図１７の補助電極２０２ａと同一の位置に設置し、応答時間をある程度遅らせてもよければ、図１８の補助電極２０２ｂと同一の位置に設置する。この際、補助電極は外部電極とは異なる別の電源を使用することが好ましい。
【００５９】
また、本発明に係る蛍光ランプ２０３は、ランプ上板とランプ下板とが一体になっている形に製作し、或いはランプ上板とランプ下板がそれぞれ分離している形に製造した後融着して製作することができる。この際、一体型に製造する場合には、蛍光体の塗布に難しさがあるが、シーリング段階を経ないことにより製作工程が簡単になるという利点がある。これに対し、分離融着型は接合部位におけるシーリング作業が要求されるが、蛍光体の塗布が容易であるという利点がある。
【００６０】
また、本発明の面発光蛍光ランプ２０３にはゲッター(getter)がさらに挿入されている。ゲッター２０８は面発光蛍光ランプ２０３のチャネル２０３ｂ内に水銀を提供するためのもので、内部に存在する各種の不純物を吸収する役割を行う。ゲッター２０８はチャネル内で移動しないようにゲッターハウジング２０９によって固定される。
【００６１】
図１９及び図２０はゲッターハウジング２０９の形状の実施例を示す図である。図１９の実施例はゲッターハウジング２０８が屈曲された部分、すなわち図１５に示されている各チャネルの屈曲部分Ｂ'に設置される場合に適用できる。図１９のゲッターハウジング２０９は、外部に露出される部分は１／４円の形状を有し、内側は中央部が内向きに凹んだ形を取っており、ゲッター２０８を固定させている。勿論、ゲッターハウジング２０９は内側及び外側表面に全て凹部を形成して構成することも可能である。
【００６２】
これに対し、図２０は直線状を有するチャネルの一部分に形成されるゲッターハウジング２０９を示す図であって、両側端部が内向きに凹んだ形を取っていることが分かる。ゲッター２０８の固定位置は本質的に面発光蛍光ランプ２０３の光放射を妨害しない範囲内であればいずれでもよい。
【００６３】
図２１はこのような構成を有する本発明の面発光蛍光ランプ２０３を用いて構成されたバックライトユニットの一実施例を示す図である。
図２１に示すように、上部側には拡散板２１２が位置し、下部側には反射板２１４が位置しており、面発光蛍光ランプ２０３がその間に挟まれている。詳細に示してはいないが、前記拡散板２１２、反射板２１４及び面発光蛍光ランプ２０３はいずれもバックライトユニットのフレームに固定される。前記面発光蛍光ランプ２０３には、図１６に示すように、外部電極２０２が取り付けられて外部から電源が供給される。
【００６４】
図２１の左側に記載されている各数値は１５.１″以上のサイズで輝度均一性９０％を有するバックライトの最適化された製作実施例である。拡散板２１２の厚さは２ｍｍ、面発光蛍光ランプ２０３の厚さは７.１ｍｍ、反射板２１４の厚さは１ｍｍ、前記拡散板２１２と面発光蛍光ランプ２０３との離隔距離は１.９ｍｍ、前記反射板２１４と面発光蛍光ランプ２０３との離隔距離は０.１ｍｍであって、バックライトユニットは全厚１２.１ｍｍに製作されている。このような数値は１５.１″及び輝度均一性９０％以上を満足する前記条件に最適化された数値である。また、前記面発光蛍光ランプ２０３の外部電極２０２に電源供給回路（図示せず）を用いて所定の電圧を印加してバックライトユニットを作動させる。
【００６５】
前記バックライトユニットでは、外部電極面発光蛍光ランプ２０３が、外部電極２０２のみが付いている形であると説明されたが、外部電極面発光蛍光ランプ２０３は補助電極２０２ａ、２０２ｂをさらに含み、一体型又は分離型に製造することができる。また、ガス通路を図１６に示すように構成することができ、内部にゲッター２０８を含むゲッターハウジング２０９の構造を適用することが可能なのは明らかことである。勿論、このような適用も全て本発明の範囲に属すると言える。
【００６６】
前記のような主電極と補助電極を有する外部電極蛍光ランプに使用可能な駆動装置が後述される。主電極と補助電極を有する外部電極面発光蛍光ランプの一実施例が図２２に示されている。
【００６７】
図２３は本発明の駆動装置の一実施例を示すブロック図である。図２３を参照すると、前記駆動装置は、上位制御部のＬＣＤコントローラ３６０からの制御信号に応じて面発光蛍光ランプ３５０を点灯させるためのメインコントローラ３１０と、前記メインコントローラ３１０からの制御信号によって外部電極面発光蛍光ランプ３５０に初期荷電粒子を生成するために補助電極３０５に電源を供給するプライミング回路３２０と、前記プライミング回路３２０によって生成された荷電粒子を用いて点灯維持電圧を印加するように主電極３０３に電源を供給する点灯維持回路３３０とを含んでいる。
【００６８】
前記において、外部電極面発光蛍光ランプ３５０は、図２２に示した面発光蛍光ランプ３０１と本質的に同一のもので、説明の便宜のために、下記では図面符号３５０に統一して説明する。また、外部電極は主電極３０３と補助電極３０５を意味するものと理解されるべきであり、図２２に示されているように接続されている。
【００６９】
前記のような構成を有する駆動装置の作動状態は次の通りである。
駆動装置の作動を開始するための駆動信号が上位制御部としてのＬＣＤコントローラ３６０から入力されると、メインコントローラ３１０がプライミング回路３２０へ駆動信号を出力した後プライミング回路３２０をオフさせる。この際、外部電極面発光蛍光ランプ３５０の内部に生成された荷電粒子が消滅する前に、メインコントローラ３１０から点灯維持回路３３０に駆動信号を印加し、生成された荷電粒子を用いて外部電極面発光蛍光ランプ３５０を駆動する。このような点灯状態はＬＣＤコントローラ３６０からメインコントローラ３１０にオフ制御信号が入力されるまで持続される。
【００７０】
図２５は前記のような本発明の駆動装置の詳細回路図である。前記メインコントローラ３１０は、ＬＣＤコントローラ３６０から入力される制御信号によって、予め設定された所定の時間補助電極３０５に電源を印加して初期点灯を行い、その後に主電極３０３に点灯電源を印加するタイミングコントローラと、プライミング回路３２０と点灯維持回路３３０にそれぞれ駆動信号を印加するために直列に接続される一対の抵抗Ｒ１１、Ｒ１２とを含んでいる。
【００７１】
したがって、ＬＣＤコントローラ３６０から点灯信号が入力されると、メインコントローラ３１０でタイミングを調節してプライミング回路３２０から補助電極３０５を介して印加された電源によって外部電極面発光蛍光ランプ３５０に荷電粒子を生成させ、生成された荷電粒子が消滅する前に、点灯維持回路３３０から主電極３０３を介して電源を印加し、低電圧で外部電極面発光蛍光ランプ３５０を動作させるものである。前記プライミング回路３２０を駆動するための所定の時間は、面発光蛍光ランプ３５０に十分荷電粒子を生成するための蛍光体の発光維持時間によって決定される。
【００７２】
また、前記プライミング回路３２０は、自励駆動のためのトランスフォーマーＴ１、共振キャパシタＣ２２、一対のスイッチングトランジスタＱ１、Ｑ２、前記メインコントローラ３１０の信号を受信して前記スイッチングトランジスタＱ１、Ｑ２を駆動するためのトランジスタＱ３、ゲートに入力される電圧、電流を制御するための抵抗Ｒ１、Ｒ２、及びコイルＬ２１とキャパシタＣ２１からなり、入力される電流の安定化のためのラインフィルタを含んでなり、外部電極面発光蛍光ランプ３５０の補助電極３０５に電圧を印加する。
【００７３】
また、前記点灯維持回路３３０は、前記プライミング回路３２０によって外部電極面発光蛍光ランプ３５０の内部に形成された荷電粒子が消滅する前に、メインコントローラ３１０からの信号を受けて主電極３０３を介して高電圧を印加するもので、自励駆動のためのトランスフォーマーＴ２、共振キャパシタＣ３２、一対のスイッチングトランジスタＱ３、Ｑ４、メインコントローラ３１０から制御信号を受けて前記一対のスイッチングトランジスタＱ３、Ｑ４を駆動するための一対のスイッチングトランジスタＱ５、Ｑ６、ゲートに入力される電圧、電流を制御するための抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、及びコイルＬ３１とキャパシタＣ３１からなり、入力される電流の安定化のためのラインフィルタを含んでなり、外部電極面発光蛍光ランプ３５０の主電極３０３に電圧を印加する。
【００７４】
また、図２４はフィードバック回路３４０をさらに含む本発明の駆動装置の他の実施例を示すブロック図である。前記駆動装置は、ＬＣＤコントローラ３６０からの制御信号に応じて外部電極面発光蛍光ランプ３５０を点灯させ、使用者が設定した明度に外部電極面発光蛍光ランプ３５０の明度を調節するために制御信号を出力するメインコントローラ３１０と、前記メインコントローラ３１０からの制御信号によって外部電極面発光蛍光ランプ３５０に初期荷電粒子を生成するために補助電極３０５に電源を供給するプライミング回路３２０と、前記プライミング回路３２０によって生成された荷電粒子を用いて点灯維持電圧を印加するように主電極３０３に電源を供給する点灯維持回路３３０と、外部電極面発光蛍光ラップ３５０に流れる電流を検出し、これを電圧に変換して前記メインコントローラ３１０に入力して点灯維持回路３３０によるランプの明度を調整するためのフィードバック回路３４０とを含んでいる。図２４の実施例は、図２３のそれと比較すると、フィードバック回路３４０をさらに含んでおり、フィードバック回路３４０の帰還作用によってメインコントローラ３１０で外部電極面発光蛍光ランプ３５０の明度を調節する機能をさらに含む。
【００７５】
言い換えれば、点灯維持回路３３０によって電源が供給されると、外部電極面発光蛍光ランプ３５０に流れる電流は、フィードバック回路３４０によって感知されて電圧値に変換されてメインコントローラ３１０に入力される。この入力された電圧によって、メインコントローラ３１０は点灯維持回路３３０にＰＷＭ信号を印加して外部電極面発光バックライト３５０の明度を調節する。明度調節設定値は、使用者によってＬＣＤコントローラ３６０に入力されてから、ＬＣＤコントローラ３５０の駆動信号と共に外部電極面発光駆動装置のコントローラ３１０に入力される。
【００７６】
図２６は図２４の詳細回路図であって、図２５の回路と類似なので、その詳細な説明を省略する。前記フィードバック回路３４０は、外部電極面発光蛍光ランプ３５０に流れる電流を検出するために一対のダイオードＤ４１、Ｄ４２からなる整流器と、流れる電流を電圧に変換するための抵抗Ｒ４１と、前記抵抗Ｒ４１から入力される電圧信号を前記メインコントローラ３１０へ安定的に伝達するためのもので、キャパシタＣ４１及び抵抗Ｒ４２からなるラインフィルタとを含む。
【００７７】
次に、前記のような構成を有する本発明のＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置の作動状態を図２７の流れ図に基づいて説明する。
まず、使用者がＬＣＤの付いている装置を作動させるために電源灯をオンさせると、ＬＣＤコントローラ３６０がＬＣＤ用駆動装置に駆動信号を入力させる（Ｓ１）。ＬＣＤコントローラ３６０からの駆動信号は駆動装置のメインコントローラ３１０に入力される。メインコントローラ３１０では、駆動信号が入力されると、まずプライミング回路３２０に駆動信号を出力する（Ｓ２）。プライミング回路３２０はＲＣ時定数によって設定された時間だけ作動する。プライミング回路３２０の作動が終了した後（Ｓ３）、メインコントローラ３１０では外部電極面発光蛍光ランプ３５０の点灯のために点灯維持回路３３０に駆動信号を出力する（Ｓ４）。言い換えれば、まず外部電極面発光蛍光ランプ３５０の補助電極３０５に電源を印加して外部電極面発光蛍光ランプ３５０に荷電粒子を形成した後、荷電粒子が消滅する前に点灯維持回路３３０を用いて主電極３０３を介して電源を供給する。フィードバック回路３４０がさらに含まれなければ、このような動作が引き続き行われる。
【００７８】
前記のように点灯維持回路３３０によって電源が供給されると、外部電極面発光蛍光ランプ３５０は、点灯状態を維持してＬＣＤ画面に光源を供給する。このような点灯維持動作はＬＣＤコントローラ３６０からオフ制御信号が入力されるまで引き続き行われる。
【００７９】
また、図２４に示すように、フィードバック回路３４０がさらに備えられると、メインコントローラ３１０ではフィードバック回路３４０から入力される電圧値を用いて使用者設定値とフィードバックされてくる測定値とを比較した後、ＰＷＭ方式で点灯維持回路３３０に電圧信号を出力して明度を制御する（Ｓ５）。このような明度調整はＬＣＤコントローラ３６０からオフ制御信号が入力されるまで引き続き行われる。
【００８０】
（産業上の利用可能性）
本発明によれば、従来のエッジ型または冷陰極型蛍光ランプを用いた直下型バックライトユニットより輝度及び輝度均一性の高い面光源の製作を容易にし、蛍光ランプの電極によるＬＣＤパネルの発熱量を減少させることができ、電極損傷によるランプ損傷を防止するうえ、ランプの寿命を延長させるという効果がある。
【００８１】
また、ＬＣＤのバックライト用として用いられる面発光蛍光ランプの電極を外部電極方式で構成することにより、面発光蛍光ランプの製造工程を簡単にし、生産性を向上させ、大型バックライトの製造を容易にするうえ、ＬＣＤを小型、薄型に製作することができるという効果がある。
【００８２】
また、主電極と補助電極を有するＬＣＤ用面発光蛍光ランプに荷電粒子生成のための初期点灯電圧を印加し、荷電粒子生成後に粒子が消滅する前に放電維持用電圧を印加し、面発光蛍光ランプの点灯を維持することができ、また低電圧でも安定的に作動することができ、初期点灯時の高電圧によるトランスフォーマーの持続的なストレスとスイッチング素子の損失を減少させることができるという効果がある。
【００８３】
【図面の簡単な説明】
【００８４】
この発明の前記及び他の目的、特徴及びその他の利点は、添付図面を参照する次の説明によって明確に理解されるであろう。
【００８５】
【図１】従来のエッジ型バックライトユニット構成を示す斜視図である。
【００８６】
【図２】 本発明に係るバックライトユニットの配線の概略的な構成図である。
【００８７】
【図３】 本発明に係るベースユニットの斜視図である。
【００８８】
【図４】 電極とゴムホルダーが挿入された状態の蛍光ランプの側面図である。
【００８９】
【図５】 電極とゴムホルダーが挿入された状態の蛍光ランプの側面図である。
【００９０】
【図６】 電極とゴムホルダーが挿入された状態の蛍光ランプの側面図である。
【００９１】
【図７】 蛍光ランプに電源を供給するための出力線接続状態図である。
【００９２】
【図８】 蛍光ランプに電源を供給するための出力線接続状態図である。
【００９３】
【図９】 蛍光ランプに電源を供給するためのインバータのブロック回路図である。
【００９４】
【図１０】 図９のインバータの詳細回路図である。
【００９５】
【図１１】 インバータによって使用される駆動パルス波形図である。
【００９６】
【図１２】 従来の面発光蛍光ランプの構造を示す平面図である。
【００９７】
【図１３】 図１２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００９８】
【図１４】 図１２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００９９】
【図１５】 本発明に係る面発光外部電極蛍光ランプの平面図である。
【０１００】
【図１６】 本発明に係る外部電極蛍光ランプの他の実施例を示す平面図である。
【０１０１】
【図１７】 本発明に係る外部電極蛍光ランプの補助電極の設置状態図である。
【０１０２】
【図１８】本発明に係る外部電極蛍光ランプの補助電極の他の設置状態図である。
【０１０３】
【図１９】ゲッター設置状態を示す図１５のＢ'部分の断面透視図である。
【０１０４】
【図２０】ゲッターの他の設置状態を示す断面透視図である。
【０１０５】
【図２１】本発明に係るバックライトユニットの構造を示す側断面図である。
【０１０６】
【図２２】従来の外部電極を有する面発光蛍光ランプの平面図である。
【０１０７】
【図２３】本発明に係る蛍光ランプ駆動装置の一実施例を示すブロック図である。
【０１０８】
【図２４】本発明に係る蛍光ランプ駆動装置の他の実施例を示すブロック図である。
【０１０９】
【図２５】図２３の蛍光ランプ駆動装置の詳細回路図である。
【０１１０】
【図２６】図２３の蛍光ランプ駆動装置の詳細回路図である。
【０１１１】
【図２７】本発明の面発光蛍光ランプ駆動装置の作動状態を示す流れ図である。
Claims (12)
- 表面から所定の距離以内で輝度均一性を最大化させるための所定の断面を有し、サーパンタイン形状に設けられるランプ上板と、平板構造を有し、互いに連通するチャネルを形成するために前記ランプ上板と結合するランプ下板と、前記ランプ上板の両側端部の表面上に設置される外部電極とを含んでなる外部電極面発光蛍光ランプにおいて、前記外部電極面発光蛍光ランプがチャネルの表面に沿って設置される補助電極をさらに含むことを特徴とする外部電極面発光蛍光ランプ。
- 前記外部電極面発光蛍光ランプの内部に水銀を提供し且つ内部に存在するいろいろの不純物を吸収するゲッターが設置され、前記外部電極面発光蛍光ランプのチャネル内部でゲッターが移動することを防止するために、ゲッターが設置されるチャネルの両側面部に内向きに凹んだ凹部を形成し、折り曲げられた部分ではチャネルの外部側がラウンド状に形成されることを特徴とする請求項１記載の外部電極面発光蛍光ランプ。
- 前記補助電極が外部電極面発光蛍光ランプのチャネルに沿ってサーパンタイン形状に表面上に設置されるか、或いはチャネル面に対して垂直状態に設置されることを特徴とする請求項１記載の外部電極面発光蛍光ランプ。
- 前記補助電極に励起電圧が供給された後、所定の時間後に外部電極に電源が供給されて外部電極面発光蛍光ランプを点灯させるように構成されることを特徴とする請求項１記載の外部電極面発光蛍光ランプ。
- 表面から所定の距離以内で輝度均一性を最大化させるための所定の断面を有し、サーパンタイン形状に設けられるランプ上板と、平板構造を有し、互いに連通するチャネルを形成するために前記ランプ上板と結合するランプ下板と、前記ランプ上板の両側端部の表面上にそれぞれ設けられる外部電極とを含んでなる外部電極面発光蛍光ランプと、前記外部電極面発光蛍光ランプの上部側に設置される拡散板と、前記外部電極面発光蛍光ランプの下部側に設置される反射板と、前記外部電極面発光蛍光ランプの外部電極に電源を印加するための電源供給部とからなるＬＣＤ用バックライトユニットにおいて、
前記ＬＣＤ用バックライトユニットの前記外部電極面発光蛍光ランプに補助電極がさらに設置されることを特徴とするＬＣＤ用バックライトユニット。 - 前記電源供給部が、補助電極に所定の電圧を印加して面発光蛍光ランプを励起させた後、外部電極に電源を印加して外部電極面発光蛍光ランプを点灯させることを特徴とする請求項５記載のＬＣＤ用バックライトユニット。
- 主電極と補助電極を備えたＬＣＤ用面発光蛍光ランプに電源を供給するための駆動装置において、ＬＣＤコントローラからの制御信号に応じて面発光蛍光ランプを点灯させるためのメインコントローラと、前記メインコントローラからの制御信号によって外部電極面発光蛍光ランプに初期荷電粒子を生成するために、所定の時間補助電極に電源を供給するプライミング回路と、前記プライミング回路によって生成された荷電粒子を用いて点灯維持電圧を印加するように主電極に電源を供給する点灯維持回路とを含むことを特徴とするＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置。
- 前記ＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置が、面発光蛍光ランプに流れる電流を検出し、これを電圧に変換して前記メインコントローラに入力して点灯維持回路によるランプの明度を調整するためのフィードバック回路をさらに含むことを特徴とする請求項７記載のＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置。
- 前記メインコントローラが、ＬＣＤコントローラから入力される制御信号によって、予め設定された所定の時間補助電極に電源を印加して初期点灯を行い、その後に主電極に点灯電源を印加するタイミングコントローラと、
プライミング回路と点灯維持回路にそれぞれ駆動信号を印加するために直列に接続される一対の抵抗とを含むことを特徴とする請求項７記載のＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置 。 - 前記プライミング回路を駆動するための所定の時間が、前記面発光蛍光ランプに十分な荷電粒子を生成するための蛍光体の発光維持時間によって決定されることを特徴とする請求項７記載のＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置。
- 前記点灯維持回路が、前記プライミング回路によって外部電極面発光蛍光ランプの内部に形成された荷電粒子が消滅する前に、メインコントローラからの信号を受けて主電極を介して高電圧を印加するもので、自励駆動のためのトランスフォーマーと、共振キャパシタと、一対のスイッチングトランジスタと、メインコントローラから制御信号を受けて前記一対のスイッチングトランジスタを駆動するための一対のトランジスタと、ゲートに入力される電圧、電流を制御するための抵抗と、入力される電流の安定化のためのラインフィルタとを含んでなることを特徴とする請求項７記載のＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置。
- 前記フィードバック回路が、外部電極面発光蛍光ランプに流れる電流を検出するために一対のダイオードからなる整流器と、流れる電流を電圧に変換するための抵抗と、前記抵抗から入力される電圧信号を前記メインコントローラへ安定的に伝達するためのキャパシタ及び抵抗からなるラインフィルタとを含んでなることを特徴とする請求項８記載のＬＣＤ用面発光蛍光ランプ駆動装置。
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