KR20100124205A - 액정 화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 발광 효율이 높고, 필드 시퀀셜 방식에 의해 칼라 화상을 표시하는, 전력 절약형 액정 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
(해결 수단) 3색의 가시광을 발광하는 광원을 구비하는 백라이트 유닛과, 구동 회로와, 액정 표시 패널을 구비하는 액정 화상 표시 장치에 있어서, 상기 액정 표시 패널은, 표시면에 대해서 이차원적으로 배치되고, 독립적으로 광을 차폐/투과하는 상태를 전환 가능한 화소군을 구비하며, 상기 백라이트 유닛은, 상기 액정 패널의 배면에 배치되고, 상기 광원이 상기 액정 표시 패널의 표시면에 대응해 이차원적으로 배치되며, 상기 광원은, 발광관의 내부에 희가스가 봉입되고, 발광관의 외부에 관축을 따라 설치된 한 쌍의 외부 전극과, 이 한 쌍의 외부 전극끼리를 용량 결합하도록 발광관 내에 설치된 도전체로 이루어지는 시동 전극을 가짐과 더불어, 각각 발광관 내에 도포된 형광체에 의해, 3색의 가시광을 발광하는 3개의 희가스 형광 램프로 이루어지며, 상기 희가스 형광 램프에는 독립적으로 급전 가능한 구동 회로가 접속되고, 화상 신호에 의거해, 상기 화소에 1개의 화상을 표시하는 프레임 기간이, 상기 프레임 기간을 3분할한 3개의 서브 프레임 기간에 의해 구성되며, 상기 서브 프레임 기간마다, 3색의 가시광을 발광하는 희가스 형광 램프가 요구되는 휘도에 따라, 서브 프레임 기간 내의 시간 비율을 가변하여 순차 점등되고, 상기 화소는, 상기 희가스 형광 램프의 점등에 동기하여 광을 투과하도록 구동되는, 필드 시퀀셜 방식에 의해 화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 화상 표시 장치{LIQUID CRYSTAL IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 액정 화상 표시 장치에 관한 것이다. 특히 필드 시퀀셜 방식으로 칼라 영상을 표시하는 액정 화상 표시 장치에 관한 것이다.

칼라 필터를 이용해, 백색 광원을 백라이트 유닛으로 하는 액정 화상 표시 장치에 있어서는, 백라이트 유닛의 광을 칼라 필터가 흡수하기 때문에, 백라이트로부터 조사되는 광의 이용 효율이 낮다고 하는 문제가 있다.

따라서, 종래부터 액정 화상 표시 장치의 액정 구동 방법에 있어서, RGB 등 복수의 원색 성분을 시분할로 순차적으로 표시하여, 보는 사람에게 칼라 화상을 인식시키는 필드 시퀀셜 방식으로 불리는 구동 방법이 제안되어, 알려져 있다.

필드 시퀀셜 방식의 액정 화상 표시 장치에 있어서는, 광원으로서 예를 들면 3색의 가시광 광원이 이용되며, 액정 표시 패널 자체에는 칼라 필터가 불필요하며, 광의 이용 효율이 높다고 하는 이점이 있다. 또, 칼라 필터를 형성하는 공정이 불필요하다는 이점이 있다.

도 8은, 종래의 필드 시퀀셜 방식의 백라이트 유닛을 나타낸다. 또, 도 9는, 종래의 필드 시퀀셜 방식의 백라이트의 점등 방법을 나타내는 타이밍 챠트이다.

도 8에 있어서, 고압 발생 수단(184)은, 직류 전원(181)과, 트랜지스터 등을 사용한 반도체 스위치(182)와, 인버터(183)를 구비하고 있다. 185, 186, 및 187은 각각이, 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 가시광을 발광하는 냉음극관이며, 각각의 냉음극관의 스위치 수단(188, 189, 및 190)을 구비하고 있다.

도 9에 있어서, 스위치(2)의 개폐에 맞춰 고압이 공급되면, 적, 녹, 청의 광원이 순차 시분할되어 점등됨으로써, 3색의 광이 발광된다. 이것에 의해, 필드 시퀀셜 방식의 액정 화상 표시 장치용의 광원으로서 기능시킬 수 있다.

일본국 특허공개 평 11-160675

그런데, 필드 시퀀셜 방식의 액정 화상 표시 장치에 있어서는, 액정, 광원과 함께 매우 고속의 동작이 요구된다. 예를 들면, 1개의 화상을 표시하는 기간이 1/30초인 경우에는, 또한 그것을 3색마다의 기간으로 나누면, 1/90초마다 표시가 전환되게 된다. 게다가, 실제로는 이것보다 빠른 동작이 요구된다.

그러나, 고속의 동작이므로, 지극히 점등 지속 시간이 짧고, 램프의 온도가 충분히 상승하지 않기 때문에, 냉음극관의 내부에 봉입된 발광 물질, 예를 들면 수은 등의 증기압이 오르지 않으면 원하는 광량을 얻지 못하고, 입력 전력에 대한 발광 효율이 나쁘다고 하는 문제가 있었다. 즉, 필드 시퀀셜의 이점의 하나인, 전력 절약이라고 하는 효과가 충분하지 않았다. 또한, 광원을 LED로 하여 동등의 조도를 가지는 백라이트를 얻고자 하면 고가가 된다.

이상에 의해, 본 발명은 발광 효율이 높고, 필드 시퀀셜 방식에 의해 칼라 화상을 표시하는, 전력 절약형 액정 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 3색의 가시광을 발광하는 광원을 구비하는 백라이트 유닛과, 구동 회로와, 액정 표시 패널을 구비하는 액정 화상 표시 장치에 있어서, 상기 액정 표시 패널은, 표시면에 대해서 이차원적으로 배치되고, 독립적으로 광을 차폐/투과하는 상태를 전환 가능한 화소군을 구비하며, 상기 백라이트 유닛은, 상기 액정 패널의 배면에 배치되고, 상기 광원이 상기 액정 표시 패널의 표시면에 대응해 이차원적으로 배치되며, 상기 광원은, 발광관의 내부에 희가스가 봉입되고, 발광관의 외부에 관축을 따라 설치된 한 쌍의 외부 전극과, 이 한 쌍의 외부 전극끼리를 용량 결합하도록 발광관 내에 설치된 도전체로 이루어지는 시동 전극을 가짐과 더불어, 각각 발광관 내에 도포된 형광체에 의해, 3색의 가시광을 발광하는 3개의 희가스 형광 램프로 이루어지고, 상기 희가스 형광 램프에는 독립적으로 급전 가능한 구동 회로가 접속되며, 화상 신호에 의거해, 상기 화소에 1개의 화상을 표시하는 프레임 기간이, 상기 프레임 기간을 3분할한 3개의 서브 프레임 기간에 의해 구성되고, 상기 서브 프레임 기간마다, 3색의 가시광을 발광하는 희가스 형광 램프가 요구되는 휘도에 따라, 서브 프레임 기간 내의 시간 비율을 가변하여 순차적으로 점등되며, 상기 화소는, 상기 희가스 형광 램프의 점등에 동기하여 광을 투과하도록 구동되는, 필드 시퀀셜 방식에 의해 화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 상기 희가스 형광 램프가, 상기 한 쌍의 외부 전극 중 적어도 한쪽이 관축 방향으로 이간하도록 분할된 복수의 분할 외부 전극을 가짐과 더불어, 상기 분할 외부 전극마다 독립적으로 급전 가능한 구동 회로가 접속되고, 상기 시동 전극이, 상기 분할 외부 전극마다에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 필드 시퀀셜 방식의 액정 화상 표시 장치에 있어서, 백라이트 광원에 희가스 형광 램프를 이용하므로, 지극히 단시간의 점등이어도 발광 효율이 저하하지 않는다. 또한 이들의 희가스 형광 램프를 액정 표시 패널의 표시면에 대응시켜 2차원적으로 배치하여 직하형의 백라이트를 구성하고, 각각의 영역에서 조광할 수 있으므로, 필요에 따라 점등시킬 수 있으며, 전력 절약형이다. 또한, 모든 희가스 형광 램프에 시동 전극이 설치되어 있어, 점등 시동이 용이하므로 필드 시퀀셜 방식의 광원으로서 적합하다.

또, 3색의 가시광을 발광하는 램프마다 구동 회로가 접속되어, 독립적으로 조광, 제어할 수 있기 때문에, 전력 절약형이며, 콘트라스트비도 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 관축 방향으로 분할된 분할 외부 전극을 설치하여 각각에 구동 회로를 접속함으로써, 관축 방향의 선택적인 조광이 가능해지므로, 적은 갯수의 램프로 백라이트 유닛을 구성할 수 있고, 경제적이다. 또한, 모든 분할된 분할 외부 전극에 시동 전극이 설치되어 있어, 점등 시동이 용이하므로 필드 시퀀셜 방식의 광원으로서 적합하다.

도 1(a)는 본 발명의 제1의 실시 형태에 관련된 희가스 형광 램프를 나타내는 단면도이며, (b)는 A-A’선 단면도, (c)는 B-B’선 단면도이다.
도 2(a)는 시동 전극을 설명하기 위한 확대 단면도이며, (b)는 상이한 시점에서 본 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명에 관련된 3색 광원의 점등 회로를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 관련된 3색 광원을 배열한 백라이트 유닛의 정면도이다.
도 5는 본 발명에 관련된 액정 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 관련된 액정 화상의 표시 방법을 설명하기 위한 타이밍 차트도이다.
도 7(a)는 본 발명의 제2의 실시 형태에 관련된 희가스 형광 램프를 나타내는 단면도이며, (b)는 이것을 이용한 백라이트 유닛의 정면도이다.
도 8은 종래의 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 9는 종래의 백라이트 유닛의 점등 방법을 나타내는 타이밍 차트도이다.

이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1(a)는, 본 발명의 제1의 실시 형태에 관련된 희가스 형광 램프의 단면도이며, (b)는 A-A’선 단면도, (c)는 B-B’선 단면도이다.

도 1에 있어서, 희가스 형광 램프(1)는, 유리 등 투광성의 유전 재료로 이루어지는 발광관(11)을 구비하고, 발광관(11)의 외표면 상에, 발광관(11)을 사이에 두고 한 쌍의 띠형상의 외부 전극(13, 14)이 발광관(11)의 관축 방향을 따라 설치되어 있다. 발광관의 내면에는, 적색, 녹색, 청색의 3원색(RGB) 중 어느 한쪽의 가시광을 발광하는 형광체가, 발광관 내면의 거의 전체에 걸쳐 도포된 형광체층(12)이 형성되어 있다.

외부 전극(13, 14)은 도전성의 것이면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 금, 은, 니켈, 카본, 금 팔라듐, 은 팔라듐, 백금, 알루미늄 등을 적합하게 이용할 수 있고, 발광관(11)의 외표면에 테이프상 금속을 붙이거나, 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하여 소성하거나 함으로써 형성된다. 외부 전극의 급전부 이외는, 유리 페이스트를 소성한 절연막에 의해 피복되어 있다.

발광관(11)을 구성하는 유리는, 예를 들면 바륨 유리이며, 그 밖에는 코펄 유리, 텅스텐 유리, 소다 석회 유리, 붕규산 유리, 알루미노 규산 유리 등을 이용해도 된다.

발광관(11)의 내부에 봉입되는 희가스는, 예를 들면 크세논, 크립톤, 아르곤, 네온 또는 그들의 혼합 가스 등이며, 10~300Torr 정도 봉입된다.

발광관(11)의 내면에 도포되는 형광체(12)는, 예를 들면, 적색(R)을 발광하는 형광체가 유로퓸 부활(付活) 산화 이트륨 형광체(Y₂O₃：Eu) 또는 (Y, Gd) BO₃：Eu, 녹색(G)을 발광하는 형광체가 세륨·테르븀 부활 인산 랜턴 형광체(LaPO₄：Ce, Tb), 청색(B)을 발광하는 형광체가 유로퓸 부활 알루민산바륨·마그네슘 형광체(BaMgAl₁₀O₁₇：Eu)이다.

외부 전극(13, 14) 사이에 고주파 전압이 인가되면, 유전 재료인 발광관(11)을 통해 방전 공간 S 내에 엑시머 방전이 발생하고, 이 엑시머 방전에 의해 발생한 진공 자외광에 의해서 형광체가 여기되어, 발광관(11)의 외부에, 적, 녹, 청 중의 어느 하나의 가시광이 출사된다.

이와 같은 외부 전극형 희가스 형광 램프에 따르면, 발광관 내부에서는 주로 희가스가 봉입되어 엑시머 방전에 의해 발광하기 때문에, 형광체를 여기하기 위한 발광 원리도 냉음극관과는 상이하며, 온도 상승을 고려할 필요는 없고, 필드 시퀀셜 방식으로 구동하기 위한 응답성도 충분히 구비하고 있다.

도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 외부 전극(13, 14)은 발광관을 사이에 두고 배치되어 있고, 그 표면은 절연막(15)에 의해 피복된다. 발광관(11)의 둘레방향을 보면, 외부 전극이 설치되어 있는 부분 이외의 개소, 지면으로 말하면 좌우가 개구하고 있으며, 이것이 광출사부가 되어 가시광을 출사한다. 이 개구는, 외부 전극의 둘레방향에서의 폭과 비교하면 충분히 크고, 광의 이용 효율이 높은 구조가 되어 있다.

도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 외부 전극(13) 및 외부 전극(14)의 단부에 대응하는 발광관(11)의 내면측에는, 시동 전극(21)이 발광관(11)의 둘레방향으로 둘레의 반 이상에 걸쳐 C자 형상으로 형성되어 있다. 이 시동 전극(21)은, 시동성을 높이기 위한 종화(種火) 방전을 발생시키는 것이다.

도 2(a)는, 시동 전극을 설명하기 위한 확대 단면도이며, (b)는 시점 C로부터 본 확대 단면도이다.

도 2(a)에 있어서, 시동 전극(21)은, 유전체인 발광관(11)의 관벽을 통해, 외부 전극(13 및 14)과 용량 결합하고 있다. 시동 전극(21)은 예를 들면 카본 페이스트로 이루어지는 도전체이며, 건조, 소성됨으로써 형성된다. 시동 전극(21)은 관축 방향에 대해 둘레방향으로 연속해서 설치되고, 도 1(b)에 나타낸 바와 같이 예를 들면 C자 형상 등이다.

또, 시동 전극(21)은 양 외부 전극과의 사이에서 종화 방전을 일으키게 하기 위해, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 시점 C로부터 보면, 외부 전극(14)과 교차하여 보이도록 설치되어 있다. 이것을 교차부(23)로 한다. 이것은, 시동 전극(21)과 외부 전극(14)의 거리를 최소한으로 억제하여 종화 방전의 발생을 용이하게 하기 위한 것이며, 외부 전극(13)과의 사이에서도 동일한 관계가 되도록 형성되어 있다. 종화 방전은 주로 이 교차부(23) 근방에서 발생한다.

또, 교차부(23)의 근방에서는 형광체층(12)은 설치되지 않고 노출되어 있다. 교차부(23)에서는, 시동 전극(21)이 형광체층(12)에 의해 덮여 있으면, 형광체에 의해 시동 전압이 상승하기 때문에, 이것을 부분적으로 제거하고 있고, 그 밖의 영역에 대해서는 발광 영역을 늘리기 위해 형광체층(12)이 설치되어 있다.

시동 전극(21)에 의해, 낮은 전압으로 발생하는 종화 방전이 예비 전리 방전으로서 발광관 내에 퍼지므로, 전압 인가부터 엑시머 방전까지의 시동이 신속하게 행해진다. 즉, 점등 시동이 용이하여, 필드 시퀀셜 방식에 있어서의 단시간으로의 점멸 점등을 행하는 데 바람직하다.

다음으로, 상기의 희가스 형광 램프를 이용해 형성된, 3색 광원에 대해 설명한다. 도 3은 3색 광원의 점등 회로를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3에 있어서, 병렬 배치된 희가스 형광 램프(1, 2, 및 3)는 도 1에 나타낸 희가스 형광 램프(1)와 동일한 것이므로 설명을 생략한다. 이들의 희가스 형광 램프(1, 2, 및 3)에는, 적, 녹, 청의 3색의 가시광을 발하기 위한 형광체가 발광관의 내면에 도포되어 있다. 예를 들면, 희가스 형광 램프(1)에는 빨강(R), (2)에는 초록(G), (3)에는 파랑(B)의 가시광을 방사하기 위한 형광체가 도포되어 있다.

이 3개의 희가스 형광 램프는 각각이 1색씩 각각의 가시광을 발광하는 1개의 3색 광원을 구성한다. 이 3색 광원은, 백라이트 유닛의 일부로서 이차원적으로 배치되는 3색 광원 TC11이 된다.

희가스 형광 램프(1, 2, 및 3)의 발광관의 외부에 설치된 외부 전극(14)은 접지 전극이며, 외부 전극(13)은 고전압을 공급하는 전극이다. 여기에서는, 외부 전극(14)은 공통의 배선에 의해 접지되어 있지만 따로따로여도 된다.

각 희가스 형광 램프(1, 2, 및 3)의 외부 전극(13)에는, 구동 회로(71, 72, 및 73)가 접속되어 있다.

각 구동 회로(71, 72, 및 73)를 구성하는 것은, 트랜스(41, 42 및 43), DC 전원(31, 32, 및 33), 스위칭 소자 회로(51, 52, 및 53), 스위칭 동작 신호 생성 회로(61, 62, 및 63)이다. 스위칭 소자 회로는 푸시풀 회로 방식, 하프 브릿지 회로 방식, 풀 브릿지 회로 방식 등으로 구성되고, 예를 들면 하프 브릿지 회로 방식이다.

각 구동 회로에는 제어 신호 발생 회로(80)가 접속되며, 제어 신호 발생 회로(80)에는 화상 신호 처리 회로(81)가 접속되어 있다.

DC 전원으로부터 공급되는 직류 전압은, 스위칭 소자 회로에 의해 교류 전압으로 변환되고, 트랜스에 의해 승압되어 각 외부 전극에 점등 전력으로서 공급된다. 스위칭 동작 신호 생성 회로는 스위칭 소자 회로의 스위칭 소자를 온, 오프 제어하기 위한 조광 신호인 PWM 신호를 생성한다.

화상 신호 처리 회로(81)가 화상 신호를 받으면, 제어 신호 발생 회로(80)로부터, 이 화상 신호에 의거하여 결정된 각각의 희가스 형광 램프의 방전을 행하기 위한 조광 신호를 스위칭 동작 신호 생성 회로(61)에 송출한다.

스위칭 동작 신호 생성 회로(61, 62, 및 63)는 조광 신호를 받으면, 이 조광 신호에 의거해 스위칭 소자 회로(51, 52, 및 53)를 동작하기 위한 동작 신호를 송출하고, DC 전원(31)으로부터 공급되는 직류 전압을 스위칭 소자 회로(51, 52, 및 53)에 의해 교류 전압으로 변환하여 각 램프를 점등시킨다.

조광은, PWM 신호에 의해, 어느 일정 기간 내에 있어서, 점등 시간의 시간 비율을 가변시켜 희가스 형광 램프를 점등하는, 이른바 듀티 조광에 의해 행해진다.

도 4는, 상기의 3색 광원군을 배열한 백라이트 유닛의 정면도이다.

이 백라이트 유닛(100)은, 후술하는 액정 표시 패널의 배면에 배치되고, 이른바 직하형의 광원으로서 기능한다. 병렬 배치된 희가스 형광 램프에 의해 구성된 3색 광원 TC11~TC34는, 액정 표시 패널의 표시면에 대응하여 이차원적으로 배치되고, 이 3색 광원끼리가 독립적으로 급전되어, 조광되므로, 화상의 표시면 내의 영역마다 휘도를 제어하여 명암을 붙일 수 있으며, 불필요한 점등을 절약할 수 있다. 또, 액정의 제어에 의하지 않고 명암을 붙일 수 있기 때문에, 콘트라스트비도 향상한다.

도 5는, 도 4에 나타낸 백라이트 유닛을 이용한 액정 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 5에 있어서, 백라이트 유닛(100)은 액정 표시 패널(200)의 배면에 배치된다.

백라이트 유닛(100)과 액정 표시 패널(200)의 사이에는, 광을 출사 방향으로 균일한 면 형상 광원으로 하기 위해, 확산판(92), 확산 시트(93), 및 지향성 제어 시트(94)가 설치된다.

액정 표시 패널(200)은, 각 화소가 행렬 형상으로 이차원적으로 배열되고, 각각이 독립적으로 광을 차폐/투과하는 상태를 전환 가능한 흑백 화상(흑백 계조 화상)을 표시하는 모노크롬(monochrome) 액정 표시 패널이며, 칼라 필터를 구비하지 않는 것이다. 또한, 도시하지 않지만, 액정 표시 패널(200)은, 예를 들면 편광판과 액정 표시 소자로 이루어지고, 액정 표시 소자는, 유리 기판과 액정층과, 투명 전극 등으로 구성된다. 즉, 액정 표시 패널(200)은, 3색 광원군인 백라이트 유닛(100)으로부터 출사되는 광의 차폐/투과를 전환하는 셔터의 역할만을 담당한다.

액정 표시 패널(200)은 액정 표시 패널 구동 회로(83)에 접속되어 있다. 액정 패널 구동 회로(83)는, 제어 신호 발생 회로(82)에 접속되어 있고, 화상 신호로부터의 정보를 받아, 백라이트 유닛의 발광과 동기하여 액정 표시 패널(200)의 각 화소를 독립적으로 구동할 수 있다.

도 6(a)는, 도 5에 나타낸 액정 화상 표시 장치에 대한, 어느 1 화소의 표시 방법을 설명하기 위한 타이밍 차트도이며, (b)는 그 밖의 예를 나타낸다. 각각, 적색(Red), 초록(Green), 파랑(Blue)의 표시를 하기 위한, 희가스 형광 램프의 점등 타이밍을 나타낸다. 또, 타이밍 차트에 있어서, 「온」이라고 표시되어 있는 기간에 대해서는, 광원인 램프가 점등하고 있음과 더불어, 셔터인 액정 표시 패널도 광을 투과할 수 있는 상태가 되도록 동기하여 구동되고 있는 것으로 한다. 「오프」로 되어 있는 기간에는, 램프가 점등하고 있지 않거나, 또는 액정이 광을 차폐할 수 있는 상태에 있는 등, 화상이 표시되지 않는 것으로 한다. 또한, 실제로는 액정의 상태를 변화시키기 위한, 이른바 상승, 하강 등의 액정 응답 시간이 고려되지만, 여기에서는 램프의 점등 타이밍에만 착안하여, 도시하지 않고 있다.

여기서, 도 6(a)에 나타낸 프레임 기간 FS1은, 1개의 화상이 표시되는 기간을 나타낸다. 다음의 프레임 기간 FS2가 개시되면, 다음의 화상이 표시된다. 1 프레임 기간은, 또한 3기간으로 균등하게 시분할한 서브 프레임 기간 SFS11, SFS12, 및 SFS13에 의해 구성된다.

어느 프레임 기간, 예를 들면 도 6에 나타낸 FS1 중에 있어서, 최초의 서브 프레임 기간 SFS11에서는, 적색에 상당하는 램프만이 점등하고, 적색이 액정 표시 패널에 표시된다. 다음의 서브 프레임 기간 SFS12에서는, 녹색에 상당하는 램프만이 점등하며, 녹색이 액정 표시 패널에 표시된다. 다음의 서브 프레임 기간 SFS13에서는, 청색에 상당하는 램프만이 점등하고, 청색이 액정 표시 패널에 표시된다.

이와 같이, 필드 시퀀셜 방식에 의하면, 적색 성분의 표시에 상당하는 서브 브레임 기간 SFS1, 녹색 성분의 표시에 상당하는 서브 프레임 기간 SFS2, 청색 성분의 표시에 상당하는 서브 프레임 기간 SFS3이 순차적으로 표시됨으로써, 각 서브 프레임 기간의 색의 서로 겹침에 의해 칼라 화상이 표시된다.

각 서브 프레임 기간 내에 있어서는, 조광 신호에 의해 일정 기간 내에서의 점등 시간 비율(이하, 듀티비라고 부른다)을 가변하여 적절히 설정함으로써, 희가스 형광 램프의 점등 시간을 조절해 조광을 할 수 있다. 예를 들면, 휘도를 밝게 하는 경우에는 듀티비를 크게, 휘도를 어둡게 하는 경우에는 듀티비를 작게 한다. 이것에 의해, 각 색의 성분을 조절해 혼합하고, 화상 신호에 의거해, 요구된 색을 표현할 수 있음과 더불어, 휘도도 조절할 수 있다.

희가스 형광 램프가 광원이므로, 단시간의 점멸적 점등이어도 온도 상승이 충분하지 않음으로써 발광 효율이 저하하거나 하지 않는다. 이것에 의해, 필요에 따라서 듀티비를 작게 하고, 감광하여 전력을 절약할 수 있다.

제2의 프레임 기간 FS2에 나타내는 바와 같이, 이 프레임 기간 FS2의 최후의 서브 프레임 기간 SFS23에 있어서는, 청색 성분과 적색 성분이 동시에 점등되도록 설정되어 있다. 이와 같이 2색 이상을 동시에 점등하면, 3분할하여 점등했을 때와 비교해, 표시하는 화면의 색에 맞춤과 더불어, 높은 휘도로 표시할 수 있다. 이것은, 각 색 성분의 시감도 특성에 따른 것이므로, 녹색 성분이 가장 시감도가 높고, 이어서 적색 성분, 청색 성분이 되는 것을 이용한 것이다.

또, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, SFS13의 기간 내에서의 점등 상태와 같이 어느 기간 중에 3색을 동시에 점등시켜도 된다. 이 경우는, 3색의 혼합에 의해 표시되는 색은 백색이다. 2색 이상 동시에 점등하는 것은 어느 서브 프레임 기간이어도 되고, 예를 들면 SFS21에 나타내는 바와 같이, 처음의 서브 프레임 기간에 적색과 녹색을 동시에 점등해도 된다.

이와 같이, 3색 광원의 각각의 램프가 독립적으로 점등되어, 1개의 서브 프레임 기간 내에서, 1색만 점등하거나, 2색 점등하거나 하는 것이 가능하다.

통상, 필드 시퀀셜 방식에 있어서는, 2색 이상을 동시에 점등하는 것은 행해지지 않지만, 본 발명은, 어느 1개의 화상에 있어서, 그것을 표시하기 위한 1 프레임 기간을 3분할한 하나의 서브 프레임 기간에 있어서, 표시 화면의 색에 맞춤과 더불어, 전적으로 휘도를 향상시키기 위해, 동시에 2색 이상의 광원을 점등함으로써, 시감도 특성을 이용하여, 휘도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 적은 전력으로 고휘도로 하는 것이 가능하며, 화상 신호의 요구에 따라 고휘도로 할 수 있다.

상기의 1 화소에 대한 화상의 표시 방법이, 액정 표시 패널에 매트릭스 형상으로 설치된 모든 화소에 있어서 행해짐으로써, 발광 효율이 높고, 지극히 전력 절약형 액정 화상 표시 장치를 실현할 수 있다.

도 7(a)은, 본 발명의 제2의 실시 형태에 관련된 희가스 형광 램프를 설명하기 위한 도면이다. 이 희가스 형광 램프의 외부 전극 이외의 구성은 도 1(a)에 나타낸 희가스 형광 램프와 동일하고, 이 도면에 있어서, 도 1(a)와 동일한 부호에 대해서는 설명을 생략한다.

도 7(a)에 있어서는, 외부 전극(131, 132, 133, 및 134)은, 예를 들면 고전압측에 접속되는 전극이지만, 관축 방향으로 서로 이간하도록 분할되어 배치되어 있다. 이것에 대해, 외부 전극(14)은, 외부 전극(131, 132, 133, 및 134)에 대해서 공유의 접지 전극이다. 이 관축 방향으로 분할된 외부 전극(131, 132, 133 및 133)을 분할 외부 전극이라고도 하고, 이것들을 총칭해 분할 외부 전극군이라고도 한다. 또, 이것들(131, 132, 133, 134 및 14)을 합쳐 한 쌍의 외부 전극이라고 한다. 또한 외부 전극(14)도, 관축 방향으로 복수로 분할하여 설치해도 된다.

또, 분할 외부 전극(131, 132, 133, 및 134)마다, 도 2에서 나타낸 것과 동일한 시동 전극(21)이 설치된다. 이것은, 램프의 단부에만 시동 전극(21)이 설치되어 있어도, 각 분할 외부 전극과 시동 전극(21)의 거리가 떨어져 있으면, 역시동 부위로서의 역할을 수행할 수 없기 때문이다. 이와 같이 외부 전극을 분할했을 경우에는 분할 외부 전극마다에 시동 전극을 설치할 필요가 있다.

또, 시동 전극을 설치한 개소는 암부(暗部)가 되지만, 도 2(b)에 있어서 나타낸 바와 같이 외부 전극과 시동 전극의 교차부(23)의 근방만을 노출시키도록 형광체층(12)을 형성함으로써, 발광 영역을 늘릴 수 있다.

이 분할 외부 전극군의 각각에, 독립적으로 고주파 전력을 급전 가능한 구동 회로를 각각 따로 독립적으로 접속함으로써, 각 분할 외부 전극에 대해서 상이한 급전을 할 수 있다.

예를 들면, 외부 전극(131)에 전압을 인가했을 때는, 외부 전극(131)과 외부 전극(14)의 사이에서만 방전이 행해지기 때문에, 외부 전극(132) 등의 다른 전극이 배치되어 있는 점등 영역에서는 방전이 발생하지 않는다. 이와 같이 분할 외부 전극마다 발광할 수 있으므로, 1개의 램프이어도 관축 방향으로 점등 영역을 선택하여 조광할 수 있으며, 불필요한 전력을 절약할 수 있다.

또, 1개의 램프에 복수의 외부 전극이 형성되어 있지만, 이 외부 전극끼리는 방전 공간이 연통하고 있기 때문에, 관축 방향으로 인접하는 분할 외부 전극이 방전하고 있는 경우에는, 그것을 예비 전리 방전으로서 이용할 수 있으므로, 시동성을 높일 수 있다.

다음으로, 이 분할 외부 전극을 가지는 희가스 형광 램프를 이용해 형성된, 3색 광원군에 의한 백라이트 유닛에 대해 설명한다. 도 7(b)는 도 4에 있어서 나타낸 백라이트 유닛을, 상술의 희가스 형광 램프를 이용해 구성한 3색 광원군에 의한, 백라이트 유닛의 정면도이다.

도 7(b)에 있어서는, 백라이트 유닛(100)은, 상술의 희가스 형광 램프 3개를 병렬 배치해 3색 광원을 구성하고, 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 가시광을 발광하기 위한 형광체층이 발광관의 내부에 형성되어 있다.

또한, 이 3개의 램프의 관축 방향으로 4분할된 분할 외부 전극마다 구동 회로가 접속되어 있다. 이것에 의해, 실질적으로 4개의 3색 광원이 관축 방향을 따라 배치되어 있는 것과 동일한 구성이 되어 있다.

따라서, 이 도 7(b)는, 비교적 장척(長尺)의 램프와 분할 외부 전극을 이용함으로써, 백라이트 유닛으로서는 도 4에 나타낸 것과 동일한 동작이 가능하고, 3색 광원(TC11~TC34)은 독립적으로 급전되어 조광할 수 있다.

상기의 희가스 형광 램프를 이용한 백라이트 유닛에 의하면, 장척의 희가스 형광 램프도 이용해, 관축 방향으로 복수의 점등 영역을 형성할 수 있기 때문에, 1개의 3색 광원군마다 각 색의 램프를 3개씩 준비할 필요가 없고, 램프의 갯수가 적어지게 되기 때문에 경제적이다.

종래의 냉음극관은 관축 방향으로 방전하는 것이기 때문에, 관축 방향에서의 점등 영역을 선택하여 발광시킬 수 없었지만, 이 희가스 형광 램프에 의하면 관축 방향에서의 선택적 조광이 가능하다.

또, 분할 외부 전극마다 시동 전극이 설치되어 있기 때문에, 시동이 용이하고, 고속으로 동작하는 필드 시퀀셜 방식용의 광원으로서 적합하다.

또한, 상기의 도 7(b)에 나타낸 백라이트 유닛을 이용한 액정 화상 표시 장치의 구성 및 그 화상 표시 방법에 대해서는, 도 4에서 나타낸 백라이트 유닛에 의한 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

1 : 희가스 형광 램프 2 : 희가스 형광 램프
3 : 희가스 형광 램프 11 : 발광관
12 : 형광체층 13 : 외부 전극
14 : 외부 전극 15 : 절연막
21 : 시동 전극 23 : 교차부
24 : 노출부 31 : DC 전원
32 : DC 전원 33 : DC 전원
41 : 트랜스 42 : 트랜스
43 : 트랜스 51 : 스위칭 소자 회로
52 : 스위칭 소자 회로 53 : 스위칭 소자 회로
61 : 스위칭 동작 신호 생성 회로 62 : 스위칭 동작 신호 생성 회로
63 : 스위칭 동작 신호 생성 회로 71 : 구동 회로
72 : 구동 회로 73 : 구동 회로
80 : 제어 신호 발생 회로 81 : 화상 신호 처리 회로
83 : 액정 표시 패널 구동 회로 92 : 확산판
93 : 확산 시트 94 : 지향성 제어 시트
95 : 케이싱 100 : 백라이트 유닛
131 : 외부 전극 132 : 외부 전극
133 : 외부 전극 134 : 외부 전극
181 : 직류 전원 182 : 반도체 스위치
183 : 인버터 184 : 고전압 발생 수단
185 : 냉음극관 186 : 냉음극관
187 : 냉음극관 188 : 스위치 수단
189 : 스위치 수단 190 : 스위치 수단
200 : 액정 화상 표시 장치 S : 방전 공간
TC11~TC34 : 3색 광원

Claims (2)

1. 3색의 가시광을 발광하는 광원을 구비하는 백라이트 유닛과, 구동 회로와, 액정 표시 패널을 구비하는 액정 화상 표시 장치에 있어서,
   상기 액정 표시 패널은, 표시면에 대해서 이차원적으로 배치되고, 독립적으로 광을 차폐/투과하는 상태를 전환 가능한 화소군을 구비하며,
   상기 백라이트 유닛은, 상기 액정 패널의 배면에 배치되고, 상기 광원이 상기 액정 표시 패널의 표시면에 대응해 이차원적으로 배치되며,
   상기 광원은, 발광관의 내부에 희가스가 봉입되고, 발광관의 외부에 관축을 따라 설치된 한 쌍의 외부 전극과, 이 한 쌍의 외부 전극끼리를 용량 결합하도록 발광관 내에 설치된 도전체로 이루어지는 시동 전극을 가짐과 더불어, 각각 발광관 내에 도포된 형광체에 의해, 3색의 가시광을 발광하는 3개의 희가스 형광 램프로 이루어지고,
   상기 희가스 형광 램프에는 독립적으로 급전 가능한 구동 회로가 접속되며,
   화상 신호에 의거해, 상기 화소에 1개의 화상을 표시하는 프레임 기간이, 이 프레임 기간을 3분할한 3개의 서브 프레임 기간에 의해 구성되고,
   상기 서브 프레임 기간마다, 3색의 가시광을 발광하는 희가스 형광 램프가 요구되는 휘도에 따라, 서브 프레임 기간 내의 시간 비율을 가변하여 순차적으로 점등되고,
   상기 화소는, 상기 희가스 형광 램프의 점등에 동기하여 광을 투과하도록 구동되는, 필드 시퀀셜 방식에 의해 화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 액정 화상 표시 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 희가스 형광 램프는, 상기 한 쌍의 외부 전극 중 적어도 한쪽이 관축 방향으로 이간하도록 분할된 복수의 분할 외부 전극을 가짐과 더불어, 이 분할 외부 전극마다 독립적으로 급전 가능한 구동 회로가 접속되고,
   상기 시동 전극이, 상기 분할 외부 전극마다 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 화상 표시 장치.

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