照明装置および液晶表示装置
【課題】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を提供する。
【解決手段】本発明の照明装置は、両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、前記蛍光管の両端の電極に互いに逆位相の駆動波形を送出して前記複数の蛍光管を点灯させる駆動回路と、前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備する。
【解決手段】本発明の照明装置は、両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、前記蛍光管の両端の電極に互いに逆位相の駆動波形を送出して前記複数の蛍光管を点灯させる駆動回路と、前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１、特許文献２、特許文献３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。
【特許文献１】特開平１−０８２０１９号公報（公開日１９８９年３月２８日）
【特許文献２】特開平１１−２０２２８５号公報（公開日１９９９年７月３０日）
【特許文献３】特開平１１−２０２２８６号公報（公開日１９９９年７月３０日）
【非特許文献１】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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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：非特許文献１）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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明にかかる照明装置は、両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、前記蛍光管の両端の電極に互いに逆位相の駆動波形を送出して前記複数の蛍光管を点灯させる駆動回路と、前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備することを特徴としている。
【００１８】
本発明にかかる照明装置は、両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、前記蛍光管の両端の電極のうち、一方に正電位駆動波形を送出したときに他方に負電位駆動波形が送出されることで前記蛍光管を点灯させる駆動回路と、前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備することを特徴としている。
【００１９】
本発明の照明装置において、前記各蛍光管は、垂直同期信号に同期して、順次点灯されてもよい。
【００２０】
本発明の照明装置において、前記複数の蛍光管のそれぞれに対する両端部の電極への駆動電圧は互いに逆位相の正弦波或いは矩形波であってもよい。
【００２１】
本発明の照明装置において、前記電極は前記蛍光管の両端部の外側に形成された金属電極であってもよい。
【００２２】
本発明の照明装置において、前記電極は前記蛍光管の両端部の外側に密着形成され、蛍光管が容量結合を付加された構造を有していてもよい。
【００２３】
本発明の照明装置は、前記金属電極にＡｇ、Ｃｕ及びＡｌのうちいずれかの金属が用いられてもよい。
【００２４】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記のいずれかの照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、前記液晶パネルと前記蛍光管との間には拡散板が配置されていることを特徴としている。
【００２５】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記のいずれかの照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、前記液晶パネルと前記蛍光管との間には集光シートが配置されていることを特徴としている。
【００２６】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記のいずれかの照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、前記蛍光管の間を仕切る仕切り板を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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することを特徴としている。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【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】
【００８８】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１、特許文献２、特許文献３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。
【特許文献１】特開平１−０８２０１９号公報（公開日１９８９年３月２８日）
【特許文献２】特開平１１−２０２２８５号公報（公開日１９９９年７月３０日）
【特許文献３】特開平１１−２０２２８６号公報（公開日１９９９年７月３０日）
【非特許文献１】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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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：非特許文献１）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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明にかかる照明装置は、両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、前記蛍光管の両端の電極に互いに逆位相の駆動波形を送出して前記複数の蛍光管を点灯させる駆動回路と、前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備することを特徴としている。
【００１８】
本発明にかかる照明装置は、両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、前記蛍光管の両端の電極のうち、一方に正電位駆動波形を送出したときに他方に負電位駆動波形が送出されることで前記蛍光管を点灯させる駆動回路と、前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備することを特徴としている。
【００１９】
本発明の照明装置において、前記各蛍光管は、垂直同期信号に同期して、順次点灯されてもよい。
【００２０】
本発明の照明装置において、前記複数の蛍光管のそれぞれに対する両端部の電極への駆動電圧は互いに逆位相の正弦波或いは矩形波であってもよい。
【００２１】
本発明の照明装置において、前記電極は前記蛍光管の両端部の外側に形成された金属電極であってもよい。
【００２２】
本発明の照明装置において、前記電極は前記蛍光管の両端部の外側に密着形成され、蛍光管が容量結合を付加された構造を有していてもよい。
【００２３】
本発明の照明装置は、前記金属電極にＡｇ、Ｃｕ及びＡｌのうちいずれかの金属が用いられてもよい。
【００２４】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記のいずれかの照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、前記液晶パネルと前記蛍光管との間には拡散板が配置されていることを特徴としている。
【００２５】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記のいずれかの照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、前記液晶パネルと前記蛍光管との間には集光シートが配置されていることを特徴としている。
【００２６】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記のいずれかの照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、前記蛍光管の間を仕切る仕切り板を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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することを特徴としている。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【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】
【００８８】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、
前記蛍光管の両端の電極に互いに逆位相の駆動波形を送出して前記複数の蛍光管を点灯させる駆動回路と、
前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、
前記蛍光管の両端の電極のうち、一方に正電位駆動波形を送出したときに他方に負電位駆動波形が送出されることで前記蛍光管を点灯させる駆動回路と、
前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
前記各蛍光管は、垂直同期信号に同期して、順次点灯されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の蛍光管のそれぞれに対する両端部の電極への駆動電圧は互いに逆位相の正弦波或いは矩形波であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記電極は前記蛍光管の両端部の外側に形成された金属電極であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記電極は前記蛍光管の両端部の外側に密着形成され、蛍光管が容量結合を付加された構造を有することを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記金属電極にＡｇ、Ｃｕ及びＡｌのうちいずれかの金属が用いられることを特徴とする請求項５又は６に記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶パネルと前記蛍光管との間には拡散板が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶パネルと前記蛍光管との間には集光シートが配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれかに記載の照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、
前記蛍光管の間を仕切る仕切り板を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、
前記蛍光管の両端の電極に互いに逆位相の駆動波形を送出して前記複数の蛍光管を点灯させる駆動回路と、
前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
両端部に電極を形成した蛍光管を複数有し、
前記蛍光管の両端の電極のうち、一方に正電位駆動波形を送出したときに他方に負電位駆動波形が送出されることで前記蛍光管を点灯させる駆動回路と、
前記複数の蛍光管のそれぞれを順次点灯するために切り替えるスイッチング手段とを具備することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
前記各蛍光管は、垂直同期信号に同期して、順次点灯されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の蛍光管のそれぞれに対する両端部の電極への駆動電圧は互いに逆位相の正弦波或いは矩形波であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記電極は前記蛍光管の両端部の外側に形成された金属電極であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記電極は前記蛍光管の両端部の外側に密着形成され、蛍光管が容量結合を付加された構造を有することを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記金属電極にＡｇ、Ｃｕ及びＡｌのうちいずれかの金属が用いられることを特徴とする請求項５又は６に記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶パネルと前記蛍光管との間には拡散板が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶パネルと前記蛍光管との間には集光シートが配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれかに記載の照明装置と液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、
前記蛍光管の間を仕切る仕切り板を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１５３２３４（Ｐ２００８−１５３２３４Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３６６８６（Ｐ２００８−３６６８６）
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【分割の表示】特願２００２−３５９８３２（Ｐ２００２−３５９８３２）の分割
【原出願日】平成１４年１２月１１日（２００２．１２．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【分割の表示】特願２００２−３５９８３２（Ｐ２００２−３５９８３２）の分割
【原出願日】平成１４年１２月１１日（２００２．１２．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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