JP4230208B2

JP4230208B2 - Illumination device and liquid crystal display device

Info

Publication number: JP4230208B2
Application number: JP2002359832A
Authority: JP
Inventors: 隆司石住; 博之箱井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: JP2004191675A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device for which cost increase is suppressed and with which a residual image in moving picture display can be reduced and the display quality (in particular, the display quality of a moving picture) can be improved, a lighting device to be used therefor and a method of driving the lighting device. <P>SOLUTION: When display elements scanned at the same moment are classified as a display element group, in a liquid crystal panel 3 with a plurality of the display elements, the respective display elements are installed so as to be grouped into the respective display element groups. A plurality of fluorescent tubes 13 respectively having respective electrodes 52 on the outside to form an electric field to form and excite inner plasma are installed for the respective display element groups. An invertor driving circuit 14 to generate electric power for the electric field formation is installed. A high voltage withstanding switching circuit 15 for controlling light emission of the respective fluorescent tubes 13 by connecting and disconnecting power supply from the invertor driving circuit 14 to the respective electrodes 52 is installed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画表示に好適な液晶表示装置、及びそれに用いられる照明装置、並びに上記液晶表示装置の駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、卓上型ワードプロセッサーやノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの表示装置として、薄型化を図れる液晶表示装置が用いられてきた。近年、卓上型ワードプロセッサーやノートＰＣにおいても、その処理能力の向上に伴って、映画やテレビの動画も表示できるようになってきた。
【０００３】
しかしながら、従来の液晶表示装置においては、動画を表示すると、液晶の特性上、十分な応答性が得られず、尾引きなどの残像や像のにじみなどのぼやけた画像となり、動画表示での表示品位の低下が問題となる。
【０００４】
そこで、例えば、特開平１−０８２０１９号公報（公開日１９８９年３月２８日）、特開平１１−２０２２８５号公報（公開日１９９９年７月３０日）、特開平１１−２０２２８６号公報（公開日１９９９年７月３０日）では、照明部が走査方向に複数の発光領域を有し、これら複数の発光領域を液晶表示装置の垂直同期信号に同期させて、順次発光させている。すなわち、各発光体が表示部の走査直後に点灯し、あらかじめ定めた時間後に消灯するように形成する事により、良好な表示品位を得られるとしている。
【０００５】
上記照明部は、表示部の背面のバックライト部内に、走査方向に向かって走査線に平行に並べた冷陰極管等が配置され、それぞれが所定の本数の走査線に対応する液晶を照明するような構成になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような照明部を用いて画像を表示した場合、以下のような問題がある。
【０００７】
すなわち、上記のような構成で動画表示時の残像等を抑制して表示品位を向上させるためには、各発光領域を十分短い時間幅で照明する必要がある。これは、動画像の動きボケを生じる原因が、液晶の応答時間だけではなく、ホールド型表示である液晶表示特有の表示特性（参考：信学技法EID2001-84、ディスプレイの時間応答と動画の高画質（栗田泰一郎））に起因したもので、よりインパルス的な（短い時間幅の）照明光源の点灯により、動画質改善効果を向上できるからである。
【０００８】
しかし、より短い時間幅で従来の冷陰極管を用いる場合、液晶表示装置の画面輝度（時間平均輝度）が減少し、暗い画面となり、テレビとしての表示特性を損なう。
【０００９】
表示画面に対する監視者の快適な視認を満足する十分な画面輝度を確保するには、蛍光管個々の輝度を増大させる、又は蛍光管本数を増大させることが必要になる。
【００１０】
従来の冷陰極蛍光管において管面輝度と寿命（信頼性）とは相反する（トレードオフ）関係にある。これは、以下の理由による。冷陰極蛍光管は、内部に電極を持ち、高電界により励起放電された希ガス成分のガス粒子イオンが陰極電極に衝突し、その際、陰極電極から２次電子を放出し、この２次電子が希ガス粒子に次々と衝突しながら希ガスを電離させる事により、プラズマガス放電状態を持続させる。すなわち、内部に存在する電極は、絶えずプラズマガス粒子の爆撃（ボンバードメント）に晒されている。
【００１１】
蛍光管の寿命（信頼性）要因の第１要因は、この内部に存在する電極（金属）のスパッタリング（金属飛散）である。一般に発光素子は、注入するエネルギー（蛍光管の場合は入力電力）を増大させれば、発光エネルギー（輝度或いは光度）は増大する。
【００１２】
しかるに、冷陰極蛍光管では、電力増加とともに、プラズマ放電が強くなり、プラズマガス粒子の電極への衝突が増大し、信頼性が著しく低下する。
【００１３】
又、冷陰極蛍光管においては、蛍光管本数増量とともにインバータ駆動回路の増大を招く。それは、以下の理由による。冷陰極蛍光管は負性特性を有しており、放電時の管電流の安定化を図る為に、インバータ駆動回路にバラストコンデンサーを有する。このバラストコンデンサーの後段に冷陰極蛍光管を多数本配置する場合、インバータ駆動回路出力端子と蛍光管電圧入力端子との間の距離が異なると寄生容量による漏れ電流などの影響で個々の蛍光管への注入電流量がバラツキ、個々の蛍光管の輝度バラツキを生じることから、等距離でしかもなるべく短く結線するなどの制約がある。
【００１４】
それゆえ、現状の冷陰極蛍光管は、１インバータ（１トランス出力）−１蛍光管、又は１インバータ（２トランス出力）−２蛍光管の構成が主流である。すなわち、インバータ駆動回路は、蛍光管本数分或いは蛍光管本数の半分の個数を必要とする。
【００１５】
したがって、従来の冷陰極蛍光管を用いた構成では、短い時間幅で点灯し、十分な画面輝度を確保すべく蛍光管本数を増大させた場合、インバータ駆動回路も比例して増大し、大幅なコストの増大を招くという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、照明装置の信頼性を損ねることなく、又照明装置のコストの増大を抑え、動画表示時の残像を低減して表示品位（特に動画の表示品位）を向上させることができる液晶表示装置、それに用いる照明装置、及び照明装置の駆動方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の照明装置は、内部プラズマを形成し、励起するための電界を形成する各電極を外部にそれぞれ有する複数の蛍光管と、上記電界を形成するための電力を生成するインバータ駆動回路と、インバータ駆動回路から各電極への電力の供給を断接して各蛍光管の発光をそれぞれ制御するための高耐圧スイッチング素子とを具備し、上記インバータ駆動回路は、上記蛍光管の各電極に対し、互いに逆位相の正弦波或いは矩形波にて電圧印加するものであり、上記各蛍光管は、長辺側面に電極を有する直方体形状の平面型面発光放電灯であり、隣接並置される該放電灯間の隣接側面電極が互いに隣り合う各放電灯にてそれぞれ共有されるようになっており、上記隣接側面電極は帯状電極であることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、照明装置を構成する蛍光管として、蛍光管の外部に電極を有する外部電極蛍光管を用いており、外部電極蛍光管は、内部に電極を有しないのでプラズマガス粒子による電極損傷を受けることがなく、従来の内部に電極を有する冷陰極蛍光管と比べて、より大きな電力注入状態、すなわち高輝度発光状態で使用した場合でも高い信頼性を維持できる。
【００１９】
又、外部電極蛍光管の電極構造は、蛍光管外部の金属電極と蛍光管のガラス壁（誘電体）と蛍光管内壁の仮想電極との間で容量結合を形成する。外部電極へ印加された駆動電圧は、この容量結合を介して蛍光管内部の仮想電極に蓄積電荷を誘起させ、この電荷により形成される蛍光管両端の電位差により、蛍光管内部の希ガス放電を発生させ、内部プラズマを形成して、励起できる。
【００２０】
従来の冷陰極蛍光管は、電極が放電空間に露出した状態であり、実電流が電極に流入するので、実電流の変動影響（寄生容量による漏れ電流など）を受け易い。しかし、外部電極蛍光管は、電極が放電空間に露出していないため、実電流が電極に流入せず、容量結合部に蓄積する電荷による電位差により放電をする。すなわち、容量結合がいわゆるバッファー（緩衝）の役目を果たし、冷陰極蛍光管のような実電流変動の影響が軽減される。
【００２１】
このことにより、従来の、内部に電極を有する冷陰極蛍光管では困難である１個のインバータでの多数本（３本以上）の蛍光管の並列点灯駆動が、外部電極蛍光管では可能となる。
【００２２】
したがって、外部電極蛍光管は、蛍光管（ランプ）本数を増大させても蛍光管を駆動するインバータ駆動回路を、従来と比べて少なく、例えば１個にでき、インバータ駆動回路数の増加を回避できる。すなわち、蛍光管本数を増量させてもインバータ駆動回路のコスト増大は軽減され、蛍光管のコスト増大のみに抑制される。
【００２３】
以上の通り、外部電極蛍光管を用いることにより、信頼性を損ねずに蛍光管を高輝度化し、又、インバータ駆動回路コストの増大なしに蛍光管本数を増量することにより、短い時間幅で点灯させても十分な画面輝度を確保できる照明装置を構成することができ、この照明装置を用い、高耐圧スイッチング素子により、液晶表示素子の表示画素の表示タイミングと連動して、順次、点灯し、消灯させることにより、動画応答性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【００２４】
又、本発明の別の形態による照明装置を構成する外部電極蛍光管として、長手方向の外部側面に帯状金属電極をそれぞれ配置した直方体形状の平面型の面発光蛍光放電灯を用いてもよい。
【００２５】
上記面発光蛍光放電灯では、上記面発光蛍光放電灯を挟む各外部側面電極間で短辺方向に面放電させることにより、面発光を得る。更に、互いに隣り合う各面発光蛍光放電灯間に挟まれた、帯状の外部側面電極を上記両者間で共通化する。すなわち、上記面発光蛍光放電灯における、奇数番目の下側面電極と偶数番目の上側面電極とを同一ものにする。上記の上側面とは、液晶表示装置の垂直同期方向に対して、上流側を示し、上記の下側面とは上記垂直同期方向に対して、下流側を示す。
【００２６】
この電極配置の利点は、高耐圧スイッチング素子における出力端子数を低減できることである。すなわち、奇数番目の上側面電極をＡ1・Ａ3・・・、偶数番目の上側面電極をＢ1・Ｂ2・・・とすると、１番目の面発光蛍光放電灯を点灯させる場合は、Ａ1-Ｂ2電極間に放電させ、２番目の面発光蛍光放電灯を点灯させる場合は、Ｂ2-Ａ3電極間に放電させる。
【００２７】
したがって、２ｎ本の面発光蛍光放電灯を順次点灯駆動させる為の駆動端子数はＡ端子が（ｎ＋１）個、Ｂ端子がｎ個の合計（２ｎ＋１）個となる。
【００２８】
１本の蛍光管の両端に外部電極をそれぞれ配置する蛍光管の構成の場合は、駆動端子数は蛍光管数の２倍を要するので、２ｎ本の蛍光管に対しては、順次点灯させる為の駆動端子数は４ｎ個となる。
【００２９】
したがって、上記のとおり、奇数番目の面発光蛍光放電灯に隣接する偶数番目の面発光蛍光放電灯の帯状電極を共通化することにより、順次点灯駆動用の高耐圧スイッチング素子の出力端子数を、約半減させることが可能となり、照明装置の駆動回路系の更なる低コスト化が実現できる。
【００３０】
又、前述の細長い円柱形状の蛍光管は、線状光源のために照明装置の面輝度ムラを生じる。この面輝度ムラを緩和すべく、拡散板・複数の光学シートなどで照明装置が構成されている。この照明装置内での反射・拡散により連動して表示させるべき表示画素以外の表示画素グループへ、点灯した蛍光管の光が漏洩する。この光の漏れ（不要な照射）を回避し、連動する表示画素のみを照射するよう照明装置内の反射板に仕切りを設けなければならない。
【００３１】
上記のとおり、長手方向の側面に帯状金属電極をそれぞれ配置したタイル状の面発光蛍光放電灯を用いることにより、側面の帯状金属電極が光の仕切り板の役割を有する。又、面光源であるので拡散板などの拡散機構を省くことができるので光漏れの影響を軽減でき、更に部材削減によるコスト低減が実現できる。
【００３２】
以上の通り構成を示した長手方向に帯状電極を有した外部電極面発光蛍光放電灯を用いることにより、スイッチング素子の出力端子数を半減し、更に拡散板などの部材点数を削減した低コストで、更に光漏れの少ない照明装置を構成することができ、この照明装置を用い、高耐圧スイッチング素子により、液晶表示素子の表示画素の表示タイミングと連動して、順次、点灯し消灯させることにより、動画応答性の良好な液晶表示装置を実現できる。
【００３３】
上記照明装置では、前記インバータ駆動回路は、蛍光管の各電極への駆動電力がそれぞれ、互いに逆位相の正弦波或いは矩形波とする駆動制御回路を有していてもよい。上記構成により、後段の高耐圧スイッチング回路への入力電圧が照明光源の駆動電圧の約１/２と低減できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の液晶表示装置、およびそれに用いる照明装置、並びにその駆動方法の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施の形態にかかる液晶表示装置１は、例えば６４０×４８０ドットのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を有するアクティブマトリクス方式のものである。
【００３５】
液晶パネル（表示部）３内には、走査されながら印加される映像信号（画像データ）に基づくソース信号及びゲート信号に応じて光の透過状態を変調する液晶層が設けられている。液晶層としては、例えば薄いツイストネマティク（ＴＮ）液晶層やＯＣＢ液晶層又は強誘電性液晶層などを用いてもよい。
【００３６】
液晶パネル３には、液晶パネル３内の走査線をゲート信号により駆動するゲートドライバ４と画素データ信号線をソース信号により駆動するソースドライバ５とが設けられている。液晶表示装置１には、映像信号が入力される液晶パネル制御回路２が、上記映像信号に基づく駆動信号を出力するように設けられている。
【００３７】
液晶パネル制御回路２から映像信号に基づく駆動信号がゲートドライバ４及びソースドライバ５を介して液晶パネル３に供給され、上記液晶表示素子に駆動信号が印加されるようになっている。すなわち、画素には、対応する走査線に走査パルスが印加されるタイミングで、対応する信号線に駆動信号のデータ信号電圧が印加される。
【００３８】
又、照明装置１１は、液晶パネル３の表示面を照明するバックライト部１２を備えている。このバックライト部１２は、液晶パネル３の垂直走査方向に沿って互いに等間隔に、かつ平行に、それぞれｎ本並ぶ外部電極蛍光管１３で構成されている。
【００３９】
照明装置１１は、これら外部電極蛍光管１３に対しては、その点灯（発光）を制御する機構として、インバータ駆動回路（駆動制御回路）１４、高耐圧スイッチング回路（高耐圧スイッチング素子、スイッチング制御回路）１５、シフトレジスタ１６及び分周用のカウンタ１７を有している。
【００４０】
上記照明装置１１においては、カウンタ１７によって走査シフトクロックを分周し、シフトレジスタ１６により垂直同期信号に同期して分周された信号をインバータ駆動回路１４及び高耐圧スイッチング回路１５に与え、インバータ駆動回路１４が出力する蛍光管駆動電圧を高耐圧スイッチング回路１５により、ＳＡ１−ＳＢ１の駆動対→ＳＡ２−ＳＢ２の駆動対→・・・→ＳＡｎ−ＳＢｎの駆動対と切り替える（スイッチング）ことにより、各外部電極蛍光管１３（L１〜Ｌｎ）を所定の周期で１本ずつ順次点灯し、続いて、順次消灯させる。
【００４１】
ここで照明装置１１の蛍光管である各蛍光管１３と液晶表示素子の表示素子グループとの関係について簡単に説明しておく。蛍光管１３の本数をＮとし、走査線の本数すなわち走査方向の画素数をＭとすると、ｎ本目の蛍光管１３が、[（n-１）・（Ｍ／Ｎ）+１]本目〜[ｎ・（Ｍ／Ｎ）]本目の走査線に対する画素を照明する。具体的な１例としては、６４０（水平）×４８０（垂直）の解像度の表示素子を６本の蛍光管にて照明する場合は、１本の蛍光管は８０本の走査線に対応する。
【００４２】
すなわち、走査線の１本目〜８０本目に対する画素を１本目の蛍光管１３が照明し、８１本目〜１６０本目に対する画素を２本目の蛍光管１３が照明する。以下同様にして、最後の６本目の蛍光管は、４０１本目〜４８０本目の走査線に対する画素を照明する。
【００４３】
なお、蛍光管１３の本数は、高速動画における尾引き現象などの表示品位低下が効果的に軽減できる程度の本数であればよく、特に限定されない。
【００４４】
照明する画素領域を制限する構成は、実際の液晶表示装置のモジュール構成を基に説明する。図２に走査方向の縦断面図を示す。外部電極蛍光管１３の間を均等に仕切る反射仕切り板２２を設け、外部電極蛍光管１３と液晶パネル３との間には、拡散板２３、拡散シート２４、集光シート２５などが配置されている。反射仕切り板２２により、照明領域が等間隔に仕切られ、所定の表示領域に整合するように実装される。
【００４５】
ここで走査時期の同じ液晶表示素子を表示素子群とする。すなわち、この例では、１つの表示素子群は、１本の走査線に対応する６４０個の液晶表示素子からなる。この表示素子群が、走査時期の早い順に、かつ、一つのグループには少なくとも一つの表示素子群が属するように表示素子グループにグループ分けされている。すなわち、この例としては、走査時期の早い順に隣接した８０本の走査線に対応する６４０×８０個の液晶表示素子ごとに、一つの表示素子グループが構成されている。
【００４６】
次に、画像表示と照明装置１１の点灯タイミングの関係について簡単に説明する。図３に、照明装置１１の駆動回路系（図１のシフトレジスタ１６）が受け取る垂直同期信号と外部電極蛍光管１３の１本目から６本目までの点灯状態のタイミングの様子を模式的に示す。この図３のように垂直同期信号に同期し、各蛍光管１３が順次点灯・消灯される。
【００４７】
点灯状態の時間をｔａ、消灯状態の時間をｔｂ、１フレーム時間をｆとすると、ｔａ＋ｔｂ＝ｆの関係にある。ｔｄは消灯タイミング（点灯タイミング）の位相シフト量を表し、ｎ本の蛍光管の場合は、ｔｄ＝ｆ／ｎの関係となり、本実施の形態の場合、６本であるので、ｔｄ＝ｆ／６である。図４に示す関係から、点灯状態の時間ｔａが短いほど動画応答性能は向上する。実験では、４分の１デューティ点灯（ｔａ＝ｆ／４）よりも６分の１デューティ点灯（ｔａ＝ｆ／６）の方が、高速動画表示での尾引きなどの表示品位の低下現象が低減されることを確認した。
【００４８】
この実験の際、点灯時間がｆ／４からｆ／６になることに伴い、照明光量が２／３となることを補う為に、外部電極蛍光管の高信頼性を活用して個々の蛍光管１３の輝度を１．５倍に高めて（駆動電圧を高めて）使用した。なお、消費電力に関しては、瞬時的な輝度を高めたことにより、瞬時的な電力は高いが、点灯時間が短くなっており、積分した時間平均の電力量は、４分の１デューティ点灯と６分の１デューティ点灯とでは差はなく、消費電力量は変わらない。
【００４９】
ここで、本発明の一実施の形態で用いた外部電極蛍光管に関してより詳細に説明する。図５（ａ）および図５（ｃ）に本発明で用いた外部電極蛍光管１３の簡単な構造図面を示す。又、図５（ｂ）および図５（ｄ）に比較用として従来液晶用バックライトとして用いられている冷陰極蛍光管の簡単な構造図面を示す。
【００５０】
従来の冷陰極蛍光管は蛍光管内部に電極５３を具備し、ハーネスケーブル５４を介して外部の電力供給線と結線される。それに対して、外部電極蛍光管１３は、蛍光管内部に電極を具備しない。本発明で用いた外部電極蛍光管１３では、蛍光管の両端部の管外壁にリング状に金属電極５２を密着形成した。この電極材料としては、ＡｇやＣｕ及びＡｌなどの抵抗の低い金属を用いることが好ましい。
【００５１】
本実施の形態では、加工形成の容易なＡｇ電極を用いた。蛍光管内部の放電ガス組成・ガス圧力は、従来の冷陰極蛍光管と同様のＡｒ(５％)／Ｎｅ(９５％)、８ｋＰａとした。短い時間幅での順次点灯での使用を考慮し、残光特性のなるべく短く、しかも赤・緑・青の３波長の残光特性が揃った蛍光体を選定した。
【００５２】
本発明の照明装置に用いた外部電極蛍光管１３は、従来の冷陰極蛍光管のような内部電極５３を具備していないので、放電ガスによる電極損傷（金属電極のスパッタリング）を全く受けない。
【００５３】
又、従来の冷陰極蛍光管では、内部電極への通電のためにハーネスケーブルをガラス管端から貫通させ、ハーネスとガラス壁を溶着（シール）しているが、駆動時の金属とガラスとの熱膨張による応力により、このシール部からのスローリーク（微小なガス漏れ）が発生し、ガス組成変化による信頼性の低下がある。
【００５４】
しかし、本発明の照明装置に係る外部電極蛍光管１３は、このような金属線の貫通部分がないので、更に信頼性が高い。本実施の形態では、この高信頼性を活かして、１．５倍の輝度で点灯させ、高速動画表示において動画応答性の良好な、しかも十分な画面輝度を有する液晶表示装置を実現した。
【００５５】
ここで本発明の一実施の形態で用いた外部電極蛍光管１３の駆動に関してより詳細に説明する。外部電極蛍光管は図５に示す通り、蛍光管壁の外側に金属電極を有し、ガラス管（誘電体）を介して放電中はガラス内壁に蓄積電荷による仮想電極が形成され、これらの構成により容量結合すなわち蛍光管みずからコンデンサを身にまとった（付加された）構造を形成している。
【００５６】
前述したように、この容量結合により、１個のインバータでの多数本並列点灯が可能となる。しかし、このコンデンサ分の電圧分配により、通常の冷陰極蛍光管よりも高い駆動電圧を要する。したがって、片側単一電圧駆動では、スイッチング回路の耐圧が厳しい。
【００５７】
したがって、外部電極蛍光管１３の駆動では、その両側となる各電極５２に対し、互いに逆位相の正弦波或いは矩形波にて電圧印加することにより、高耐圧スイッチング回路１５にかかる電圧が管駆動電圧の半分の電圧となるような駆動方法を採用した。
【００５８】
この駆動方法により、前述の図３にて模式的に示した垂直同期信号と蛍光管点灯タイミングとの関係は、蛍光管に印加される駆動電圧波形で示すと図６のようになる。
【００５９】
インバータ駆動回路１４から逆位相の正弦波が蛍光管１３の左側に位置する高耐圧スイッチング回路１５Ａと蛍光管１３の右側に位置する高耐圧スイッチング回路１５Ｂに出力され、シフトレジスタ１６より送られてきたシフトクロック・同期分周信号に基づき、各高耐圧スイッチング回路１５が管駆動波形の出力タイミングを制御し、外部電極蛍光管１３の１本目の左側電極に正電位駆動波形を送出した時に、同時に右側電極に負電位駆動波形が送出され、順次、所定のタイミングで２本目・３本目・・・の両端の電極に逆位相の駆動波形対を送出して外部電極蛍光管１３を順次点灯・消灯させる。
【００６０】
次に、本発明の第二の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態で用いる外部電極蛍光管の形状は、図７に示すように、長手方向の外部側面に帯状金属電極６２をそれぞれ配置した直方体形状であり、平面型の面発光蛍光放電灯と称する物である。
【００６１】
上記面発光蛍光放電灯においては、上側面電極６２と下側面電極間６２との間で短辺方向に面放電させることにより、面発光が得られる。この図７に示した平面型の面発光放電灯を用い、図８に示すようにタイル状に近接並置し、更に、互いに隣接する奇数番目と偶数番目の帯状金属電極６２を共通化する。すなわち、１番目の下側面電極と２番目の上側面電極とを同一の帯状金属電極Ｂ１にし、２番目の下側面電極と３番目の上側面電極とを同一の帯状金属電極Ａ２にする。以下同様にして奇数番目の下側面電極と偶数番目の上側面電極、偶数番目の下側面電極とその次の奇数番目の上側面電極とを同一にする。
【００６２】
更に、奇数番目の上側面電極（偶数番目の下側面電極）を，一方の側（図８では、左側）の駆動回路端子である高耐圧スイッチング回路１５Ａへ接続し、偶数番目の上側面電極（奇数番目の下側面電極）を他方の側（図８では右側）の駆動回路端子である高耐圧スイッチング回路１５Ｂへ接続するように結線する。
【００６３】
図９に示すように、奇数番目の上側面電極をＡ１・Ａ３・・・、偶数番目の上側面電極をＢ１・Ｂ２・・・とすると、１番目の面発光蛍光放電灯を点灯させる場合は、Ａ１−Ｂ２電極間に放電させ、２番目の面発光蛍光放電灯を点灯させる場合は、Ｂ２−Ａ３電極間に放電させる。
【００６４】
上記電極配置を施した上記平面型面発光蛍光放電灯を用いて前述の図３のタイミングで蛍光管を順次点灯する駆動法について図９を用いて説明する。
【００６５】
インバータ駆動回路１４から逆位相の正弦波が蛍光管１３の左側に位置する高耐圧スイッチング回路１５Ａと蛍光管１３の右側に位置する高耐圧スイッチング回路１５Ｂに出力され、シフトレジスタ１６より送られてきたシフトクロック・同期分周信号に基づき、高耐圧スイッチング回路が管駆動波形の出力タイミングを制御し、平面型面発光の蛍光放電灯９１の１本目（Ｌ１）の上側面電極（Ａ１）に正電位駆動波形を送出した時に、同時に同電位逆位相の駆動波形を下側面電極（Ｂ２）に印加する。順次、図３のタイミングで２本目（Ｌ２）が点灯するタイミングでは、Ｂ２電極とＡ３電極にそれぞれ同電位逆位相の駆動波形を印加し、３本目（Ｌ３）が点灯するタイミングでは、Ａ３電極とＢ４電極にそれぞれ同電位逆位相の駆動波形を印加する。
【００６６】
このようにして、平面型面発光の蛍光放電灯９１の上側面電極及び下側面電極に図３の点灯タイミングで逆位相の駆動波形対を印加することにより、平面型面発光の蛍光放電灯９１を順次点灯・消灯させる。
【００６７】
この電極構成によると、２ｎ本の平面型面発光蛍光放電灯を順次点灯駆動させる為の駆動端子数はＡ端子が（ｎ＋１）個、Ｂ端子がｎ個の合計（２ｎ＋１）個となる。一方、１本の蛍光管の両端に外部電極を配置する蛍光管の構成の場合は、駆動端子数は蛍光管数の２倍を要するので、２ｎ本の蛍光管に対しては、順次点灯させる為の駆動端子数は４ｎ個となる。
【００６８】
したがって、本実施の形態で示した電極構成により、順次点灯駆動用の高耐圧スイッチング回路１５の出力端子数を半減させることが可能となり、照明装置の駆動回路系の更なる低コスト化が実現できた。
【００６９】
照明装置の蛍光管である面発光蛍光放電灯と液晶表示素子の表示素子グループとの関係については、前述の実施の形態１での説明と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
ここで、本実施の形態で示した上記照明装置を用いた液晶表示装置のモジュール構成を以下に説明する。図１０に走査方向の縦断面図を示す。平面型の各面発光蛍光放電灯９１の間に均等に帯状電極９２が配置され、面発光蛍光放電灯９１と液晶パネル３との間には、拡散シート２４、集光シート２５などがそれぞれ配置されている。
【００７１】
帯状電極９２は、平面型面発光の蛍光放電灯９１への通電のみならず、反射仕切り板の作用も兼ね備えており、照明領域が等間隔に仕切られ、表示領域を制限する。更に、平面型の面発光蛍光放電灯９１は、面光源であるので拡散板は不要となった。
また、上記した液晶表示装置の駆動方法は、走査されながら印加される画像データに基づき、照明された光を変調する複数の表示素子に上記光を照明して表示画面を形成する液晶表示装置の駆動方法において、走査時期の同じ表示素子を表示素子群とするとき、上記各表示素子は、上記表示素子群毎の表示素子グループにグループ分けされ、かつ上記表示素子グループ毎に光を順次照射し、上記表示素子グループ毎に光を照射するタイミングを、互いに異なり、かつ、互いに重複部分を有するように設定するものであってもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の照明装置を構成する蛍光管として内部に電極を有しない、すなわち蛍光管の外部に電極を有する外部電極蛍光管を用いることにより、信頼性を損ねずに蛍光管を高輝度化し、短い時間幅で点灯させても十分な画面輝度を確保できる照明装置を構成することができ、この照明装置を用い、液晶表示素子の表示画素の表示タイミングと連動して、順次、点灯し、消灯させることにより、動画応答性の良好な液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。
【００７３】
又、本発明の照明装置を構成する外部電極蛍光管を駆動するインバータ駆動回路は１個でも可能であり、インバータ駆動回路数の増加を抑制できる。すなわち蛍光管本数を増量させてもインバータ駆動回路のコスト増大を回避できて、蛍光管のコスト増大のみに抑制される。
【００７４】
したがって、インバータ駆動回路コストの増大なしに蛍光管本数を増量することにより、短い時間幅で点灯させても十分な画面輝度を確保できる照明装置を構成することができ、この照明装置を用い、液晶表示素子の表示画素の表示タイミングと連動して順次点灯及び消灯させることにより、動画応答性の良好な液晶表示装置を低コストで実現できるという効果を奏する。
【００７５】
又、本発明の別の形態による照明装置を構成する外部電極蛍光管として、長手方向の外部側面に帯状金属電極を配置した直方体形状の平面型面発光蛍光放電灯を用いることにより、拡散板などの拡散機構を省くことができるので光漏れの影響を軽減でき、部材削減によるコスト低減が実現できる効果を奏することができる。
【００７６】
又、互いに隣り合う各平面型面発光蛍光放電灯間の帯状電極を共通化、すなわち、同一なものを兼用することにより、高耐圧スイッチング素子の出力端子数を半減することができ、この照明装置を用い、液晶表示素子の表示画素の表示タイミングと連動して順次点灯及び消灯させることにより、動画応答性の良好な液晶表示装置を低コストで実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる液晶表示装置およびそれに用いる照明装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】上記液晶表示装置の一構成例を示す断面図である。
【図３】上記液晶表示装置における、垂直同期信号と蛍光管点灯状態との間のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】一般的な液晶表示装置における、液晶の応答特性と蛍光管点灯状態による動画応答性能を説明する模式図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｃ）は、本発明の一実施の形態で用いた外部電極蛍光管の構造図であり、図５（ｂ）および図５（ｄ）は、従来例の冷陰極管の構造図である。
【図６】本発明の液晶表示装置における、インバータ駆動回路からの出力波形と垂直同期信号及び高耐圧スイッチング回路からの出力駆動波形とのタイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に係わる液晶表示装置およびそれに用いる照明装置の他の構成例で用いた平面型面発光蛍光放電灯であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上記（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図である。
【図８】上記の複数の平面型面発光蛍光放電灯と該隣接放電灯間で共有する側面電極の配置を示す構成図である。
【図９】本発明に係わる液晶表示装置およびそれに用いる照明装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１０】上記液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１液晶表示装置２液晶パネル制御回路
３液晶パネル４ゲートドライバ
５ソースドライバ１１照明装置
１２バックライト部１３外部電極蛍光管
１４インバータ駆動回路１５高耐圧スイッチング回路
１６シフトレジスタ１７カウンタ
２１反射板２２反射仕切り板
２３拡散板２４拡散シート
２５集光シート
５１蛍光管壁５２外部電極
５３内部電極５４ハーネスケーブル
９１平面型面発光蛍光放電灯９２側面電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device suitable for moving image display, an illumination device used therefor, and a method for driving the liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a liquid crystal display device that can be made thin has been used as a display device such as a desktop word processor or a notebook PC (personal computer). In recent years, desktop word processors and notebook PCs have also been able to display movies and movies on television as their processing capabilities have improved.
[0003]
However, in conventional liquid crystal display devices, when moving images are displayed, sufficient responsiveness cannot be obtained due to the characteristics of liquid crystals, resulting in blurred images such as afterimages such as tailing and image blurring, and display in moving image display Degradation becomes a problem.
[0004]
Therefore, for example, JP-A-1-082019 (publication date: March 28, 1989), JP-A-11-202285 (publication date: July 30, 1999), JP-A-11-202286 (publication date) (July 30, 1999), the illumination unit has a plurality of light emitting areas in the scanning direction, and the plurality of light emitting areas are sequentially emitted in synchronization with the vertical synchronization signal of the liquid crystal display device. That is, it is said that a good display quality can be obtained by forming each light-emitting body so as to be turned on immediately after scanning the display portion and turned off after a predetermined time.
[0005]
In the backlight unit on the back surface of the display unit, the illumination unit includes cold cathode tubes arranged in parallel with the scan lines in the scanning direction, and each illuminates liquid crystal corresponding to a predetermined number of scan lines. It has a configuration like this.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an image is displayed using the illumination unit as described above, there are the following problems.
[0007]
That is, in order to improve the display quality by suppressing afterimages and the like during moving image display with the above configuration, it is necessary to illuminate each light emitting region with a sufficiently short time width. This is due not only to the response time of the liquid crystal, but also to the display characteristics peculiar to the liquid crystal display that is a hold-type display (reference: Eitechnics EID2001-84, time response of the display and high motion video) This is due to the image quality (Taichiro Kurita)), and the effect of improving the moving image quality can be improved by turning on the illumination light source with a more impulse (short duration).
[0008]
However, when a conventional cold cathode tube is used in a shorter time width, the screen brightness (time average brightness) of the liquid crystal display device is reduced, resulting in a dark screen, and the display characteristics as a television are impaired.
[0009]
In order to ensure sufficient screen brightness that satisfies the comfortable viewing of the monitor on the display screen, it is necessary to increase the brightness of each fluorescent tube or increase the number of fluorescent tubes.
[0010]
In a conventional cold cathode fluorescent tube, the tube surface brightness and the lifetime (reliability) are in a contradictory (tradeoff) relationship. This is due to the following reason. A cold cathode fluorescent tube has an electrode inside, and gas particle ions of a rare gas component excited and discharged by a high electric field collide with the cathode electrode. At that time, secondary electrons are emitted from the cathode electrode, and the secondary electrons are emitted. The plasma gas discharge state is maintained by ionizing the rare gas while colliding with the rare gas particles one after another. That is, the electrode existing inside is constantly exposed to bombardment of plasma gas particles.
[0011]
The first factor of the lifetime (reliability) factor of the fluorescent tube is sputtering (metal scattering) of the electrode (metal) existing inside. In general, in a light emitting element, if the energy to be injected (input power in the case of a fluorescent tube) is increased, the light emission energy (luminance or luminous intensity) increases.
[0012]
However, in the cold cathode fluorescent tube, as the power increases, the plasma discharge becomes stronger, the collision of the plasma gas particles with the electrode increases, and the reliability is significantly lowered.
[0013]
Further, in the cold cathode fluorescent tube, an increase in the number of fluorescent tubes increases the number of inverter driving circuits. The reason is as follows. The cold cathode fluorescent tube has negative characteristics, and has a ballast capacitor in the inverter drive circuit in order to stabilize the tube current during discharge. When a large number of cold cathode fluorescent tubes are arranged after this ballast capacitor, if the distance between the inverter drive circuit output terminal and the fluorescent tube voltage input terminal is different, the leakage current due to parasitic capacitance will affect the individual fluorescent tubes. Therefore, there is a restriction such that the wires are connected at the same distance and as short as possible.
[0014]
Therefore, the current cold cathode fluorescent tube is mainly composed of 1 inverter (1 transformer output) -1 fluorescent tube or 1 inverter (2 transformer output) -2 fluorescent tube. That is, the inverter drive circuit requires the number of fluorescent tubes or half the number of fluorescent tubes.
[0015]
Therefore, in the configuration using the conventional cold cathode fluorescent tube, when the number of fluorescent tubes is increased in order to light up in a short time width and ensure sufficient screen luminance, the inverter drive circuit also increases proportionally, There is a problem of increasing the cost.
[0016]
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to display quality by reducing the afterimage at the time of displaying a moving image without reducing the reliability of the lighting device, suppressing an increase in the cost of the lighting device. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of improving (particularly the display quality of moving images), a lighting device used therefor, and a method for driving the lighting device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, an illumination apparatus according to the present invention includes a plurality of fluorescent tubes each having an electrode for forming an electric field for forming and exciting an internal plasma, and electric power for forming the electric field. An inverter driving circuit to be generated, and a high-breakdown-voltage switching element for controlling the light emission of each fluorescent tube by connecting and disconnecting the power supply from the inverter driving circuit to each electrode. A voltage is applied to each electrode of the tube with sinusoidal waves or rectangular waves with opposite phases.Each of the above fluorescent tubes is a rectangular parallelepiped planar light emitting discharge lamp having an electrode on the long side surface, and adjacent side electrodes between the adjacent discharge lamps are shared by the adjacent discharge lamps. The adjacent side electrode is a strip electrodeIt is characterized by that.
[0018]
According to the above configuration, the external electrode fluorescent tube having an electrode outside the fluorescent tube is used as the fluorescent tube constituting the illumination device, and the external electrode fluorescent tube has no electrode inside, so the electrode made of plasma gas particles Without being damaged, high reliability can be maintained even when used in a larger power injection state, that is, in a high-luminance light emission state, as compared with a conventional cold cathode fluorescent tube having an electrode inside.
[0019]
The electrode structure of the external electrode fluorescent tube forms capacitive coupling between the metal electrode outside the fluorescent tube, the glass wall (dielectric) of the fluorescent tube, and the virtual electrode on the inner wall of the fluorescent tube. The drive voltage applied to the external electrode induces an accumulated charge in the virtual electrode inside the fluorescent tube through this capacitive coupling, and the rare gas discharge inside the fluorescent tube is caused by the potential difference between both ends of the fluorescent tube formed by this charge. It can be generated and an internal plasma can be formed and excited.
[0020]
The conventional cold cathode fluorescent tube is in a state in which the electrode is exposed to the discharge space, and the actual current flows into the electrode, so that it is easily affected by fluctuations in the actual current (such as leakage current due to parasitic capacitance). However, in the external electrode fluorescent tube, since the electrode is not exposed to the discharge space, the actual current does not flow into the electrode, and the external electrode fluorescent tube is discharged by the potential difference due to the charge accumulated in the capacitive coupling portion. That is, the capacitive coupling serves as a so-called buffer (buffer), and the influence of the actual current fluctuation as in the cold cathode fluorescent tube is reduced.
[0021]
This makes it possible to drive a plurality of (three or more) fluorescent tubes in parallel with one inverter, which is difficult with a conventional cold cathode fluorescent tube having an electrode inside, with an external electrode fluorescent tube. .
[0022]
Therefore, the external electrode fluorescent tube has fewer inverter drive circuits for driving the fluorescent tube than the conventional one, for example, even if the number of fluorescent tubes (lamps) is increased, so that an increase in the number of inverter drive circuits can be avoided. . That is, even if the number of fluorescent tubes is increased, an increase in the cost of the inverter drive circuit is reduced, and only an increase in the cost of the fluorescent tubes is suppressed.
[0023]
As described above, by using the external electrode fluorescent tube, the fluorescent tube can be brightened without impairing the reliability, and the number of fluorescent tubes can be increased without increasing the cost of the inverter drive circuit. A lighting device that can ensure sufficient screen brightness even if it is allowed to be used, and using this lighting device, the high withstand voltage switching element is sequentially turned on in conjunction with the display timing of the display pixels of the liquid crystal display element, By turning off the light, it is possible to realize a liquid crystal display device with favorable moving image response.
[0024]
Further, as the external electrode fluorescent tube constituting the illumination device according to another embodiment of the present invention, a rectangular parallelepiped planar surface-emitting fluorescent discharge lamp in which strip-like metal electrodes are respectively arranged on the external side surfaces in the longitudinal direction may be used.
[0025]
In the surface-emitting fluorescent discharge lamp, surface emission is obtained by causing surface discharge in the short side direction between the external side electrodes sandwiching the surface-emitting fluorescent discharge lamp. Further, a band-shaped external side electrode sandwiched between the surface emitting fluorescent discharge lamps adjacent to each other is made common between the two. That is, the odd-numbered lower side electrode and the even-numbered upper side electrode in the surface-emitting fluorescent discharge lamp are made the same. The upper side surface indicates the upstream side with respect to the vertical synchronization direction of the liquid crystal display device, and the lower side surface indicates the downstream side with respect to the vertical synchronization direction.
[0026]
The advantage of this electrode arrangement is that the number of output terminals in the high breakdown voltage switching element can be reduced. That is, if the odd-numbered upper side electrodes are A1, A3... And the even-numbered upper side electrodes are B1, B2,. When the second surface emitting fluorescent discharge lamp is lit up in the middle, the B2-A3 electrode is discharged.
[0027]
Therefore, the number of drive terminals for sequentially lighting and driving 2n surface-emitting fluorescent discharge lamps is (n + 1) for the A terminal and n (2n + 1) in total for the B terminal.
[0028]
In the case of a fluorescent tube configuration in which external electrodes are arranged on both ends of one fluorescent tube, the number of drive terminals is twice as many as the number of fluorescent tubes, so that the 2n fluorescent tubes are sequentially turned on. The number of drive terminals is 4n.
[0029]
Therefore, as described above, by sharing the strip-shaped electrode of the even-numbered surface-emitting fluorescent discharge lamp adjacent to the odd-numbered surface-emitting fluorescent discharge lamp, the number of output terminals of the high withstand voltage switching element for sequentially driving the lighting, It is possible to halve the driving circuit system of the lighting device and further reduce the cost.
[0030]
Further, the above-described long and narrow cylindrical fluorescent tube causes unevenness in the surface brightness of the illumination device due to the linear light source. In order to alleviate this surface luminance unevenness, an illuminating device is composed of a diffusion plate, a plurality of optical sheets, and the like. The light of the lit fluorescent tube leaks to a display pixel group other than the display pixels to be displayed in conjunction with each other due to reflection / diffusion in the illumination device. In order to avoid this light leakage (unnecessary irradiation) and to irradiate only the display pixels that are interlocked with each other, it is necessary to provide a partition on the reflector in the illumination device.
[0031]
As described above, by using the tile-shaped surface-emitting fluorescent discharge lamp in which the strip-shaped metal electrodes are respectively disposed on the side surfaces in the longitudinal direction, the strip-shaped metal electrodes on the side surfaces serve as a light partition plate. Further, since it is a surface light source, a diffusion mechanism such as a diffusion plate can be omitted, so that the influence of light leakage can be reduced, and further cost reduction can be realized by reducing the number of members.
[0032]
By using an external electrode surface-emitting fluorescent discharge lamp having a strip-shaped electrode in the longitudinal direction as shown above, the number of output terminals of the switching element is reduced by half, and the number of members such as a diffusion plate is reduced at a low cost. In addition, it is possible to configure a lighting device with less light leakage, and by using this lighting device, the high withstand voltage switching element is sequentially turned on and off in conjunction with the display timing of the display pixels of the liquid crystal display element, A liquid crystal display device with favorable moving image response can be realized.
[0033]
In the illuminating device, the inverter drive circuit may include a drive control circuit in which drive power to each electrode of the fluorescent tube is set to a sine wave or a rectangular wave with opposite phases. With the above configuration, the input voltage to the high-voltage switching circuit at the subsequent stage can be reduced to about 1/2 of the driving voltage of the illumination light source.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention, an illumination device used therefor, and a driving method thereof will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment is of an active matrix type having, for example, TFTs (thin film transistors) of 640 × 480 dots.
[0035]
In the liquid crystal panel (display unit) 3, a liquid crystal layer is provided that modulates a light transmission state in accordance with a source signal and a gate signal based on a video signal (image data) applied while being scanned. As the liquid crystal layer, for example, a thin twisted nematic (TN) liquid crystal layer, an OCB liquid crystal layer, or a ferroelectric liquid crystal layer may be used.
[0036]
The liquid crystal panel 3 is provided with a gate driver 4 for driving scanning lines in the liquid crystal panel 3 by gate signals and a source driver 5 for driving pixel data signal lines by source signals. The liquid crystal display device 1 is provided with a liquid crystal panel control circuit 2 to which a video signal is input so as to output a drive signal based on the video signal.
[0037]
A drive signal based on the video signal is supplied from the liquid crystal panel control circuit 2 to the liquid crystal panel 3 via the gate driver 4 and the source driver 5, and the drive signal is applied to the liquid crystal display element. That is, the data signal voltage of the drive signal is applied to the corresponding signal line at the timing when the scanning pulse is applied to the corresponding scanning line.
[0038]
The illumination device 11 includes a backlight unit 12 that illuminates the display surface of the liquid crystal panel 3. The backlight unit 12 includes n external electrode fluorescent tubes 13 that are arranged at equal intervals and in parallel along the vertical scanning direction of the liquid crystal panel 3.
[0039]
The lighting device 11 has an inverter drive circuit (drive control circuit) 14, a high voltage switching circuit (high voltage switching element, switching control circuit) as a mechanism for controlling the lighting (light emission) of these external electrode fluorescent tubes 13. ) 15, a shift register 16 and a frequency dividing counter 17.
[0040]
In the illuminating device 11, the scanning shift clock is divided by the counter 17, and the signal divided by the shift register 16 in synchronization with the vertical synchronizing signal is supplied to the inverter driving circuit 14 and the high breakdown voltage switching circuit 15 to drive the inverter. By switching (switching) the fluorescent tube drive voltage output from the circuit 14 from the SA1-SB1 drive pair to the SA2-SB2 drive pair →... → the SAn-SBn drive pair by the high withstand voltage switching circuit 15. The external electrode fluorescent tubes 13 (L1 to Ln) are sequentially turned on one by one at a predetermined cycle, and then sequentially turned off.
[0041]
Here, the relationship between each fluorescent tube 13 which is a fluorescent tube of the illumination device 11 and the display element group of the liquid crystal display element will be briefly described. When the number of the fluorescent tubes 13 is N and the number of scanning lines, that is, the number of pixels in the scanning direction is M, the n-th fluorescent tube 13 includes [(n−1) · (M / N) +1] th to [ n. (M / N)] Illuminate the pixels for the main scanning line. As a specific example, when a display element having a resolution of 640 (horizontal) × 480 (vertical) is illuminated by six fluorescent tubes, one fluorescent tube corresponds to 80 scanning lines.
[0042]
That is, the first fluorescent tube 13 illuminates pixels for the first to 80th scanning lines, and the second fluorescent tube 13 illuminates pixels for the 81st to 160th pixels. Similarly, the last sixth fluorescent tube illuminates the pixels corresponding to the 401st to 480th scanning lines.
[0043]
Note that the number of fluorescent tubes 13 is not particularly limited as long as the number of fluorescent tubes 13 is such that a reduction in display quality such as a tailing phenomenon in a high-speed moving image can be effectively reduced.
[0044]
The configuration for limiting the pixel area to be illuminated will be described based on the module configuration of an actual liquid crystal display device. FIG. 2 shows a longitudinal sectional view in the scanning direction. A reflection partition plate 22 that equally partitions the external electrode fluorescent tubes 13 is provided, and a diffusion plate 23, a diffusion sheet 24, a light collecting sheet 25, and the like are disposed between the external electrode fluorescent tube 13 and the liquid crystal panel 3. Yes. The illumination area is partitioned at equal intervals by the reflection partition plate 22 and mounted so as to be aligned with a predetermined display area.
[0045]
Here, liquid crystal display elements having the same scanning time are defined as a display element group. That is, in this example, one display element group is composed of 640 liquid crystal display elements corresponding to one scanning line. The display element groups are grouped into display element groups so that at least one display element group belongs to one group in order of early scanning time. That is, in this example, one display element group is formed for every 640 × 80 liquid crystal display elements corresponding to 80 adjacent scanning lines in the order of early scanning timing.
[0046]
Next, the relationship between the image display and the lighting timing of the lighting device 11 will be briefly described. FIG. 3 schematically shows the timing of the vertical synchronization signal received by the drive circuit system (shift register 16 in FIG. 1) of the illumination device 11 and the first to sixth lighting states of the external electrode fluorescent tubes 13. As shown in FIG. 3, the fluorescent tubes 13 are sequentially turned on / off in synchronization with the vertical synchronizing signal.
[0047]
When the lighting time is ta, the extinguishing time is tb, and the one frame time is f, the relationship is ta + tb = f. td represents the phase shift amount of the turn-off timing (lighting timing). In the case of n fluorescent tubes, the relationship is td = f / n. In the present embodiment, the number is 6, so td = f / 6. From the relationship shown in FIG. 4, the moving image response performance improves as the lighting state time ta is shorter. In the experiment, the display quality deterioration phenomenon such as tailing in the high-speed moving image display is caused by the 1/6 duty lighting (ta = f / 6) than the 1/4 duty lighting (ta = f / 4). It was confirmed that it was reduced.
[0048]
In this experiment, in order to compensate for the fact that the illumination light quantity becomes 2/3 as the lighting time is changed from f / 4 to f / 6, the individual fluorescent light is utilized by utilizing the high reliability of the external electrode fluorescent tube. The tube 13 was used with the brightness increased 1.5 times (the drive voltage was increased). As for the power consumption, the instantaneous power is increased by increasing the instantaneous luminance, but the lighting time is shortened, and the integrated time average power amount is ¼ duty lighting and 6 There is no difference from 1 / duty lighting, and the power consumption does not change.
[0049]
Here, the external electrode fluorescent tube used in one embodiment of the present invention will be described in more detail. 5 (a) and 5 (c) show simple structural drawings of the external electrode fluorescent tube 13 used in the present invention. 5 (b) and 5 (d) show a simple structural drawing of a cold cathode fluorescent tube conventionally used as a backlight for liquid crystal for comparison.
[0050]
A conventional cold cathode fluorescent tube includes an electrode 53 inside the fluorescent tube, and is connected to an external power supply line via a harness cable 54. On the other hand, the external electrode fluorescent tube 13 does not include an electrode inside the fluorescent tube. In the external electrode fluorescent tube 13 used in the present invention, the metal electrode 52 is formed in close contact with the outer wall of the both ends of the fluorescent tube in a ring shape. As this electrode material, it is preferable to use a metal having low resistance such as Ag, Cu and Al.
[0051]
In this embodiment, an Ag electrode that can be easily formed is used. The discharge gas composition and gas pressure inside the fluorescent tube were set to Ar (5%) / Ne (95%) and 8 kPa as in the conventional cold cathode fluorescent tube. In consideration of the use in sequential lighting with a short time width, a phosphor having the shortest afterglow characteristics and having the afterglow characteristics of three wavelengths of red, green and blue was selected.
[0052]
Since the external electrode fluorescent tube 13 used in the illumination device of the present invention does not include the internal electrode 53 like the conventional cold cathode fluorescent tube, it is not subjected to any electrode damage (sputtering of the metal electrode) by the discharge gas.
[0053]
Moreover, in the conventional cold cathode fluorescent tube, the harness cable is penetrated from the end of the glass tube to energize the internal electrode, and the harness and the glass wall are welded (sealed). Slow leak (minute gas leak) occurs from the seal portion due to stress due to thermal expansion, and reliability is lowered due to a change in gas composition.
[0054]
However, the external electrode fluorescent tube 13 according to the illumination device of the present invention is more reliable because it does not have such a metal wire penetrating portion. In this embodiment, taking advantage of this high reliability, a liquid crystal display device is realized that is lit at 1.5 times the luminance, has a good moving image response in high-speed moving image display, and has sufficient screen luminance.
[0055]
Here, the driving of the external electrode fluorescent tube 13 used in the embodiment of the present invention will be described in more detail. As shown in FIG. 5, the external electrode fluorescent tube has a metal electrode outside the fluorescent tube wall, and a virtual electrode is formed on the inner wall of the glass during discharge via the glass tube (dielectric). Thus, a structure in which the capacitor is worn (added) from the capacitive coupling, that is, the fluorescent tube itself, is formed.
[0056]
As described above, this capacitive coupling enables multiple parallel lighting with one inverter. However, this voltage distribution for the capacitor requires a higher driving voltage than a normal cold cathode fluorescent tube. Therefore, the withstand voltage of the switching circuit is severe in the single-side single voltage drive.
[0057]
Therefore, in driving the external electrode fluorescent tube 13, the voltage applied to the high withstand voltage switching circuit 15 is applied to the respective electrode 52 on both sides thereof by a sine wave or a rectangular wave having opposite phases. The driving method is such that the voltage is half that of.
[0058]
With this driving method, the relationship between the vertical synchronization signal schematically shown in FIG. 3 and the fluorescent tube lighting timing is as shown in FIG. 6 in terms of the driving voltage waveform applied to the fluorescent tube.
[0059]
A sine wave having an opposite phase is output from the inverter drive circuit 14 to the high breakdown voltage switching circuit 15A located on the left side of the fluorescent tube 13 and the high breakdown voltage switching circuit 15B located on the right side of the fluorescent tube 13, and sent from the shift register 16. Each high withstand voltage switching circuit 15 controls the output timing of the tube drive waveform based on the shift clock / synchronized frequency dividing signal, and when the positive potential drive waveform is sent to the first left electrode of the external electrode fluorescent tube 13, A negative potential drive waveform is sent to the electrodes, and sequentially, a pair of drive waveforms having opposite phases are sent to the electrodes at both ends of the second, third,... At predetermined timings, and the external electrode fluorescent tube 13 is sequentially turned on / off. .
[0060]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 7, the shape of the external electrode fluorescent tube used in the present embodiment is a rectangular parallelepiped shape in which strip-like metal electrodes 62 are respectively arranged on the outer side surface in the longitudinal direction, and is referred to as a flat surface emitting fluorescent discharge lamp. It is a thing.
[0061]
In the surface-emitting fluorescent discharge lamp, surface emission is obtained by performing surface discharge in the short side direction between the upper side electrode 62 and the lower side electrode 62. The flat surface-emitting discharge lamp shown in FIG. 7 is used, adjacent to each other in a tile shape as shown in FIG. 8, and the odd-numbered and even-numbered strip-shaped metal electrodes 62 adjacent to each other are shared. That is, the first lower side electrode and the second upper side electrode are made the same strip metal electrode B1, and the second lower side electrode and the third upper side electrode are made the same strip metal electrode A2. Similarly, the odd-numbered lower side electrode and the even-numbered upper side electrode, and the even-numbered lower side electrode and the next odd-numbered upper side electrode are made the same.
[0062]
Furthermore, the odd-numbered upper side electrode (even-numbered lower side electrode) is connected to the high-voltage switching circuit 15A which is the drive circuit terminal on one side (left side in FIG. 8), and the even-numbered upper-side electrode ( The odd-numbered lower side electrode) is connected so as to be connected to the high voltage switching circuit 15B which is the drive circuit terminal on the other side (right side in FIG. 8).
[0063]
As shown in FIG. 9, when the odd-numbered upper side electrodes are A1, A3... And the even-numbered upper side electrodes are B1, B2,. , When discharging between the A1-B2 electrodes and lighting the second surface-emitting fluorescent discharge lamp, discharge between the B2-A3 electrodes.
[0064]
A driving method for sequentially lighting the fluorescent tubes at the timing shown in FIG. 3 using the flat surface-emitting fluorescent discharge lamp having the electrode arrangement will be described with reference to FIG.
[0065]
A sine wave having an opposite phase is output from the inverter drive circuit 14 to the high breakdown voltage switching circuit 15A located on the left side of the fluorescent tube 13 and the high breakdown voltage switching circuit 15B located on the right side of the fluorescent tube 13, and sent from the shift register 16. The high voltage switching circuit controls the output timing of the tube driving waveform based on the shift clock / synchronized frequency dividing signal, and a positive potential is applied to the upper surface electrode (A1) of the first (L1) fluorescent discharge lamp 91 of the flat surface emitting type. When the drive waveform is sent out, the drive waveform having the same potential and opposite phase is simultaneously applied to the lower surface electrode (B2). Sequentially, at the timing when the second (L2) is lit at the timing of FIG. 3, a drive waveform having the same potential and opposite phase is applied to the B2 electrode and the A3 electrode, respectively, and at the timing when the third (L3) is lit, A drive waveform having the same potential and opposite phase is applied to each of the B4 electrodes.
[0066]
In this manner, by applying the driving waveform pair having the opposite phase to the upper side electrode and the lower side electrode of the flat surface emitting fluorescent discharge lamp 91 at the lighting timing in FIG. 3, the flat surface emitting fluorescent discharge lamp 91 is applied. Turn on and off sequentially.
[0067]
According to this electrode configuration, the number of drive terminals for sequentially lighting and driving 2n planar surface-emitting fluorescent discharge lamps is (n + 1) for the A terminal and n for the B terminal, which is a total of (2n + 1). On the other hand, in the case of a fluorescent tube configuration in which external electrodes are arranged at both ends of one fluorescent tube, the number of drive terminals is twice as many as the number of fluorescent tubes, so 2n fluorescent tubes are sequentially lit. Therefore, the number of drive terminals is 4n.
[0068]
Therefore, the number of output terminals of the high withstand voltage switching circuit 15 for sequentially lighting driving can be halved by the electrode configuration shown in this embodiment, and the cost of the driving circuit system of the lighting device can be further reduced. It was.
[0069]
The relationship between the surface emitting fluorescent discharge lamp, which is a fluorescent tube of the illumination device, and the display element group of the liquid crystal display element is the same as that described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0070]
Here, a module configuration of a liquid crystal display device using the lighting device described in this embodiment mode will be described below. FIG. 10 shows a longitudinal sectional view in the scanning direction. The strip-shaped electrodes 92 are equally arranged between the flat surface emitting fluorescent discharge lamps 91, and the diffusion sheet 24, the light collecting sheet 25, etc. are arranged between the surface emitting fluorescent discharge lamp 91 and the liquid crystal panel 3, respectively. Has been.
[0071]
  The strip electrode 92 has not only the energization to the flat surface emitting fluorescent discharge lamp 91 but also the function of a reflection partition plate, and the illumination area is divided at equal intervals to limit the display area. Further, since the flat surface emitting fluorescent discharge lamp 91 is a surface light source, a diffusion plate is not necessary.
  Further, the above-described driving method of the liquid crystal display device is a liquid crystal display device that forms a display screen by illuminating the light on a plurality of display elements that modulate the illuminated light based on image data applied while scanning. In the driving method, when display elements having the same scanning timing are used as display element groups, the display elements are grouped into display element groups for the display element groups, and light is sequentially irradiated to the display element groups. The timing of irradiating light for each display element group may be set so as to be different from each other and have overlapping portions.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, by using an external electrode fluorescent tube having no electrode inside as a fluorescent tube constituting the lighting device of the present invention, that is, an external electrode fluorescent tube having an electrode outside the fluorescent tube, the fluorescent tube can be used without impairing reliability. It is possible to configure an illuminating device that can secure a sufficient screen luminance even when turned on in a short time width, and using this illuminating device, in conjunction with the display timing of the display pixels of the liquid crystal display element, By turning on and off, there is an effect that it is possible to realize a liquid crystal display device with good moving image response.
[0073]
Further, only one inverter drive circuit for driving the external electrode fluorescent tube constituting the illumination device of the present invention is possible, and an increase in the number of inverter drive circuits can be suppressed. That is, even if the number of fluorescent tubes is increased, an increase in the cost of the inverter drive circuit can be avoided, and only an increase in the cost of the fluorescent tubes is suppressed.
[0074]
Therefore, by increasing the number of fluorescent tubes without increasing the inverter drive circuit cost, it is possible to configure an illuminating device that can ensure sufficient screen brightness even when lit in a short time width. By sequentially turning on and off in conjunction with the display timing of the display pixels of the display element, there is an effect that a liquid crystal display device with good moving image response can be realized at low cost.
[0075]
Further, as an external electrode fluorescent tube constituting an illuminating device according to another embodiment of the present invention, a diffusive plate or the like can be obtained by using a rectangular parallelepiped surface-emitting fluorescent discharge lamp in which a strip-shaped metal electrode is disposed on the outer side surface in the longitudinal direction Therefore, the effect of light leakage can be reduced and the cost can be reduced by reducing the number of members.
[0076]
In addition, by sharing a strip-like electrode between adjacent flat surface emitting fluorescent discharge lamps, that is, by using the same one, the number of output terminals of the high withstand voltage switching element can be halved. By sequentially turning on and off in conjunction with the display timing of the display pixels of the liquid crystal display element, it is possible to realize a liquid crystal display device with good moving image response at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal display device according to the present invention and an illumination device used therefor.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the liquid crystal display device.
FIG. 3 is a timing chart showing timing between a vertical synchronization signal and a fluorescent tube lighting state in the liquid crystal display device.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining response characteristics of liquid crystal and moving picture response performance depending on a lighting state of a fluorescent tube in a general liquid crystal display device.
FIGS. 5 (a) and 5 (c) are structural diagrams of an external electrode fluorescent tube used in one embodiment of the present invention. FIGS. 5 (b) and 5 (d) It is a structural diagram of a cold cathode tube of a conventional example.
FIG. 6 is a timing chart showing the timing of the output waveform from the inverter drive circuit, the vertical synchronization signal, and the output drive waveform from the high voltage switching circuit in the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 7 is a flat surface emitting fluorescent discharge lamp used in another configuration example of the liquid crystal display device according to the present invention and the illumination device used therefor, (a) is a front view, and (b) is the above (a). It is AA 'arrow sectional drawing.
FIG. 8 is a configuration diagram showing an arrangement of side electrodes shared between the plurality of planar surface emitting fluorescent discharge lamps and the adjacent discharge lamps.
FIG. 9 is a block diagram showing another configuration example of the liquid crystal display device according to the present invention and the illumination device used therefor.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal display device 2 Liquid crystal panel control circuit
3 LCD panel 4 Gate driver
5 Source driver 11 Lighting device
12 Backlight part 13 External electrode fluorescent tube
14 Inverter drive circuit 15 High voltage switching circuit
16 Shift register 17 Counter
21 Reflector 22 Reflector partition plate
23 Diffusion plate 24 Diffusion sheet
25 Light collecting sheet
51 Fluorescent tube wall 52 External electrode
53 Internal electrode 54 Harness cable
91 Planar surface emitting fluorescent discharge lamp 92 Side electrode

Claims

A plurality of fluorescent tubes each having an external electrode for forming an electric field for forming and exciting an internal plasma;
An inverter drive circuit for generating electric power for forming the electric field;
A high voltage switching element for controlling the light emission of each fluorescent tube by connecting and disconnecting the power supply to each electrode from the inverter drive circuit,
The inverter drive circuit applies a voltage to each electrode of the fluorescent tube by a sine wave or a rectangular wave having opposite phases ,
Each of the fluorescent tubes is a rectangular parallelepiped planar light emitting discharge lamp having electrodes on the long side surfaces, and adjacent side electrodes between the adjacent discharge lamps are shared by the adjacent discharge lamps. The lighting device is characterized in that the adjacent side electrode is a strip electrode .

The lighting device according to claim 1, wherein the high-breakdown-voltage switching element includes a switching control circuit that sequentially turns on and turns off the fluorescent tubes.

In the drive electrode group of the fluorescent tube, odd-numbered electrodes are connected to one high-voltage switching element, and even-numbered electrodes are connected to the other high-voltage switching element, and each high-voltage switching element is driven by an inverter drive circuit. 2. The lighting apparatus according to claim 1, wherein driving waveforms having phases opposite to each other are applied to control lighting of the fluorescent tubes .

The lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the fluorescent tubes is sequentially turned on and off .

A plurality of display elements for modulating light based on image data applied while being scanned to form a display screen, and an illumination unit for illuminating the light on the display element;
The illumination unit is the illumination device according to any one of claims 1 to 4,
When display elements having the same scanning time are used as a display element group, the display elements are grouped into display element groups for the display element groups, and at least one fluorescent tube is provided for each display element group. And
A liquid crystal having a control circuit for sequentially turning on and off each of the fluorescent tubes at the same cycle as one frame time of the screen and at a different timing for each display element group Display device.