專利名稱：具有改進(jìn)的照明裝置的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，涉及適合于高效率地提高其顯示畫面的亮度并在該顯示畫面中使其均勻化的光源及其控制方法。
背景技術(shù)：
使用了液晶顯示元件(也稱為液晶顯示面板)或電致發(fā)光元件(根據(jù)所使用的熒光材料的不同，分成有機(jī)類、無機(jī)類，以下稱為EL元件)、場發(fā)射元件(Field Emission Device，以下稱為FE元件)等的顯示裝置進(jìn)行圖像顯示而不像陰極射線管(CRT)那樣在顯示畫面的背面一側(cè)設(shè)置以二維方式對電子束進(jìn)行掃描用的空間(真空框體)。因而，這些顯示裝置與陰極射線管相比具有薄、輕并且功耗低的特征。根據(jù)這些顯示裝置的外觀上的特征，有時將其稱為平板顯示器(Flat PanelDisplay)。
使用了液晶顯示元件、EL元件、場發(fā)射元件等的顯示裝置由于其對于陰極射線管有上述的優(yōu)點(diǎn)的緣故，正在各種用途中代替使用了陰極射線管的顯示裝置而廣泛地得到普及。在從陰極射線管到平板顯示器的置換過程取得進(jìn)展的背景中，也存在液晶顯示元件或EL元件等圖像品質(zhì)的提高這樣的技術(shù)革新。最近，由于多媒體及互聯(lián)網(wǎng)的普及，對于動畫顯示的要求越來越強(qiáng)烈。例如，在使用了液晶顯示元件的顯示裝置中，為了實現(xiàn)動畫顯示而對液晶材料及驅(qū)動方法進(jìn)行了改進(jìn)。但是，不限于使用了液晶顯示元件的顯示裝置，在被稱為所謂的平板顯示器的顯示裝置中，為了顯示與現(xiàn)有的陰極射線管同等的圖像，高亮度化也正在成為重要的課題。
為了得到與陰極射線管(CRT)同等的動畫顯示，必須進(jìn)行使從電子槍射出的電子束對各像素掃描、使各自的像素的熒光體發(fā)光的脈沖型發(fā)光。與此不同，由于液晶顯示裝置中使用了熒光燈的背光系統(tǒng)產(chǎn)生維持型發(fā)光，故難以進(jìn)行完全的動畫顯示。
作為解決與液晶顯示裝置有關(guān)的上述課題的方法，已報道了改進(jìn)液晶盒(在基板間封入了的液晶層)的液晶材料或顯示模式、使用正下方型背光(與液晶顯示元件的顯示畫面相對地配置多個熒光燈的光源結(jié)構(gòu))作為光源的方法。圖31示出為進(jìn)行動畫顯示而提出的正下方型背光的點(diǎn)亮工作方法的一例，示出與顯示畫面(虛線框)相對地配置了8根管狀燈的正下方型背光的布局和示出在其中設(shè)置的各自的燈的各點(diǎn)亮開始時間的時序作為亮度波形。圖31中示出的亮度波形示出在圖的上側(cè)呈凸?fàn)顣r亮度上升的情況。
從圖31可知，各自的熒光管的各點(diǎn)亮開始時間從配置在上側(cè)的燈開始朝向配置在下面的燈依次被錯開。該一系列的點(diǎn)亮工作與圖像顯示信號的掃描周期同步，在每1幀的圖像顯示期間(對顯示畫面的全部像素發(fā)送圖像信號的期間)中重復(fù)進(jìn)行。(參照「液晶」雜志，Vol.3，No.2(1999)，p99-p106)。
另一方面，有根據(jù)傳送到液晶顯示裝置的動畫信號的場面調(diào)制光源的亮度的技術(shù)。該技術(shù)中，在構(gòu)成動畫信號的每個圖像(如果比喻成影片，則為每個「場面」)中讀出傳送到液晶顯示裝置的圖像信號的最大亮度數(shù)據(jù)、最小亮度數(shù)據(jù)和平均亮度數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來控制供給光源的電流(以下，為燈電流)。如果將通常供給光源的電流定為基準(zhǔn)電流(例如，4.5mA)，則在整體地明亮的圖像的情況下，在某個期間內(nèi)將燈電流設(shè)定為比基準(zhǔn)電流高(例如，8mA)，其后，返回到基準(zhǔn)電流。相反，在整體地暗的圖像的情況下，將燈電流設(shè)定為比基準(zhǔn)電流低(例如，1.5mA)。(參照「日經(jīng)電子學(xué)」雜志，1999.11.15，no.757，1999，p139-p146)。
在前者(整體地明亮的圖像)的情況下，由于對光源供給比基準(zhǔn)電流高的電流的部分，故光源的溫升也大。在熒光燈的情況下，由于該溫升，熒光燈內(nèi)的汞(Hg)的蒸氣壓上升，在該熒光燈內(nèi)，汞原子(汞蒸汽量)增加。另一方面，如果在熒光燈內(nèi)存在剩余的汞原子，則由于汞原子與電子的碰撞，在熒光燈內(nèi)產(chǎn)生的紫外線被汞原子吸收的概率變高，熒光燈本身的亮度下降。為了避免該影響，在上述期間內(nèi)將燈電流設(shè)定為比上述基準(zhǔn)電流大之后，在熒光燈內(nèi)的汞蒸氣壓變化之前，使燈電流返回到基準(zhǔn)電流。通過以這種方式使燈電流變化，可使熒光燈的亮度比對其供給基準(zhǔn)電流時的亮度高。
在后者(整體地暗的圖像)的情況下，如果光源的亮度高，則必須抑制來自顯示黑或接近于黑的顏色的像素的微小的光漏泄。在整體地暗的畫面中，即使在畫面內(nèi)將光透射率設(shè)定成最高的像素中，應(yīng)使之透過的光的絕對量也小。因此，將燈電流設(shè)定得比基準(zhǔn)電流低，在抑制光源的亮度、縮小來自顯示黑或接近于黑的顏色的像素的光漏泄的同時，使光源中的功耗降低。
由于這兩種技術(shù)的組合，在整個動畫中看到的圖像中的亮度的動態(tài)范圍(最大亮度/最小亮度的比)擴(kuò)展為現(xiàn)有的2.8倍，其對比度為400～500∶1，擴(kuò)展為現(xiàn)有的液晶顯示裝置的2倍以上。
在液晶顯示裝置中在按順序重復(fù)地實施進(jìn)行上述的正下方型背光點(diǎn)亮工作的技術(shù)的情況下，例如如果增加在正下方型背光中安裝的燈(熒光燈)的根數(shù)，則不得不縮短在1個周期(相當(dāng)于1幀部分)的點(diǎn)亮工作期間中所占的各燈的發(fā)光時間。因此，在正下方型背光整體中的亮度效率下降了。
另一方面，如果為了提高顯示圖像的亮度而增加所施加于各燈的功率，則由于燈的發(fā)熱，液晶盒在局部被加熱，均勻性也下降。將密封在安裝于液晶顯示裝置上的液晶顯示元件的液晶盒中的液晶分子扭轉(zhuǎn)到與該圖像信息(對液晶盒施加的電場)對應(yīng)的方向上，將液晶盒的光透射率設(shè)定為所希望的值，來進(jìn)行在液晶顯示裝置中的圖像顯示。為了將液晶盒中的液晶分子可靠地扭轉(zhuǎn)到與圖像信息對應(yīng)的方向上，有時在該液晶盒中與液晶分子一起添加手性劑。有時將包含這些添加物在液晶盒內(nèi)存在的物質(zhì)層稱為「液晶層」。但是，如果液晶盒的溫度局部地上升，則由于隨著在該部分中存在的液晶分子的折射率的變化，液晶盒的光透射率在該部分中也發(fā)生變化，故在顯示圖像中產(chǎn)生「不勻」。再者，在該部分中液晶層的粘度下降，液晶分子的一部分的取向變得無序(液晶層的各向同性化)。因而，液晶盒的一部分的光透射率不響應(yīng)于對液晶分子施加的電場，產(chǎn)生上述的顯示不勻。與扭曲向列型(TN型)的液晶顯示裝置相比，在其液晶層的各向同性化的溫度(也稱為液晶轉(zhuǎn)變溫度或轉(zhuǎn)變溫度)低的垂直取向型(VA型)或水平電場型(也稱為面內(nèi)開關(guān)型...IPS型)的液晶顯示裝置中，較多地看到該問題。因此，難以進(jìn)一步提高水平電場型的液晶顯示裝置的顯示亮度。
此外，在構(gòu)成上述動畫信號的每個圖像中實施了調(diào)整光源亮度的技術(shù)的情況下，在實用上難以進(jìn)行使對顯示整體地明亮的圖像時的光源供給的燈電流從比上述基準(zhǔn)電流高的值下降到該基準(zhǔn)電流的時序的設(shè)定。如上所述，為了使光源的亮度比對其供給了基準(zhǔn)電流時的值高，必須使一度設(shè)定為比上述基準(zhǔn)電流大的燈電流在熒光燈內(nèi)的汞蒸氣壓變化之前返回到基準(zhǔn)電流。但是，不得不根據(jù)例如光源(熒光燈)的溫度變化的測定數(shù)據(jù)與光源亮度的相關(guān)性從經(jīng)驗上來設(shè)定以這種方式切換燈電流的時序。再者，在該技術(shù)中，由于根據(jù)各自的圖像的明亮度使各自的圖像顯示時刻的光源亮度變化，故每個圖像的對比度停留于在現(xiàn)有的液晶顯示裝置中能達(dá)到的程度。換言之，即使將該技術(shù)應(yīng)用于液晶顯示裝置，在顯示靜止圖像那樣的在一定期間(將多個圖像數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示裝置的期間)內(nèi)圖像的明亮度幾乎不變化的影像的情況下，不能使其對比度提高。
對液晶顯示裝置供給光源的電流與該光源的溫度或亮度的關(guān)系，例如在特開平11-38381號、特開平9-260074號、特開平11-283759號、特開平7-175035號、特開平8-8083號的各公報中進(jìn)行了論述，但即使參照這些文獻(xiàn)，也難以發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定上述燈電流的切換時序的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于涉及液晶顯示裝置、高效率地提高安裝在其上的液晶顯示面板(液晶顯示元件)上被顯示的圖像的亮度，此外，其目的在于解決伴隨對該液晶顯示面板照射光的光源的發(fā)熱的各種問題。
本發(fā)明的另一目的在于，在液晶顯示裝置中以與陰極射線管同等的高的對比度顯示圖像或影像。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供以下那樣結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置。
按照本發(fā)明的一個實施例，提供一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示面板，具有多個像素；照明裝置，具有至少一個光源并將由上述至少一個光源發(fā)出的光投射到上述液晶顯示面板上；以及電路，用來交替地在第1期間t1內(nèi)將第1振幅的第1交流電流、在第2期間t2內(nèi)將第2振幅的第2交流電流供給上述至少一個光源，上述第1振幅大于上述第2振幅，其中，上述電路這樣來控制上述第1交流電流和上述第2交流電流，使其滿足下述關(guān)系第1電能E1低于第2電能E2，其中，上述第1電能E1被定義為{(t1×ip-p(1)×vp-p(1))/2}+{(t2×ip-p(2)×vp-p(2))/2}，ip-p(1)＝在上述第1期間t1內(nèi)流過上述至少一個光源的各自的一個的上述第1交流電流的峰至峰值，vp-p(1)＝在上述第1期間t1內(nèi)在上述至少一個光源的上述各自的一個的兩端的電壓的峰至峰值，ip-p(2)＝在上述第2期間t2內(nèi)流過上述至少一個光源的上述各自的一個的上述第2交流電流的峰至峰值，vp-p(2)＝在上述第2期間t2內(nèi)在上述至少一個光源的上述各自的一個的兩端的電壓的峰至峰值，上述第2電能E2被定義為(t1+t2)×(Ieff×Veff)，Ieff是在上述第1期間t1加上上述第2期間t2內(nèi)流過上述至少一個光源的上述各自的一個的電流的有效值，以及Veff是在上述第1期間t1加上上述第2期間t2內(nèi)在上述至少一個光源的上述各自的一個的兩端的電壓的有效值。
按照本發(fā)明的另一實施例，提供一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示面板，具有多個像素；照明裝置，具有至少一個光源并將由上述至少一個光源發(fā)出的光投射到上述液晶顯示面板上；以及電路，用來交替地在第1期間t1內(nèi)將燈電流供給上述至少一個光源、在第2期間t2內(nèi)停止將上述燈電流供給上述至少一個光源，其中，滿足下述關(guān)系第1電能E1低于第2電能E2，其中，上述第1電能E1被定義為(t1×ip-p×vp-p)/2，ip-p＝在上述第1期間t1內(nèi)流過上述至少一個光源的各自的一個的上述燈電流的峰至峰值，vp-p＝在上述第1期間t1內(nèi)在上述至少一個光源的上述各自的一個的兩端的電壓的峰至峰值，上述第2電能E2被定義為(t1+t2)×(Ieff×Veff)，Ieff是在上述第1期間t1加上上述第2期間t2內(nèi)流過上述至少一個光源的上述各自的一個的上述燈電流的有效值，以及Veff是在上述第1期間t1加上上述第2期間t2內(nèi)在上述至少一個光源的上述各自的一個的兩端的電壓的有效值。
按照本發(fā)明的另一實施例，提供一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示面板，具有多個像素；照明裝置，具有至少一個光源并將由上述至少一個光源發(fā)出的光投射到上述液晶顯示面板上；以及電路，用來交替地在第1期間t1內(nèi)將具有第1有效值的第1電壓、在第2期間t2內(nèi)將具有第2有效值的第2電壓供給上述至少一個光源，上述第1電壓產(chǎn)生在上述第1期間t1內(nèi)流過上述至少一個光源的上述各自的一個的具有第1有效值i1的第1電流，上述第2電壓產(chǎn)生在上述第2期間t2內(nèi)流過上述至少一個光源的上述各自的一個的具有第2有效值i2的第2電流，上述第2有效值i2小于上述第1有效值i1，其中，第1亮度對于第1電功率的比率大于第2亮度對于第2電功率的比率，其中，上述第1亮度是上述第1期間t1加上上述第2期間t2內(nèi)由上述至少一個光源的上述各自的一個產(chǎn)生的亮度，上述第1電功率被定義為{(t1×V1×i1)+(t2×V2×i2)}/(t1+t2)，上述第2電功率被定義為(Veff×ieff)，Veff是由在上述第1期間t1內(nèi)供給的上述第1電壓和在上述第2期間t2內(nèi)供給的上述第2電壓的組合產(chǎn)生的有效值，ieff是由在上述第1期間t1內(nèi)流過的上述第1電流和在上述第2期間t2內(nèi)流過的上述第2電流的組合產(chǎn)生的有效值，上述第2亮度是由用上述第2電功率供給的上述至少一個光源的上述各自的一個產(chǎn)生的亮度。
按照本發(fā)明的另一實施例，提供一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示面板，具有多個像素；照明裝置，具有端至端的長度為L(cm)的冷陰極管并將由上述冷陰極管發(fā)出的光投射到上述液晶顯示面板上；以及電路，用來交替地在第1期間t1內(nèi)將第1電功率W1(W)、在第2期間t2內(nèi)將第2電功率W2(W)供給上述冷陰極管，上述第2電功率W2低于上述第1電功率W1，其中，上述第1電功率W1對于上述端至端的長度為L的比率大于0.2W/cm，而上述第2電功率W2對于上述端至端的長度為L的比率等于或小于0.1W/cm。
按照本發(fā)明的另一實施例，提供一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示面板，具有多個像素；照明裝置，具有至少一個光源并將由上述至少一個光源發(fā)出的光投射到上述液晶顯示面板上；以及電路，用來交替地在第1期間t1內(nèi)將具有第1有效值i1的第1電流、在第2期間t2內(nèi)將具有第2有效值i2的第2電流供給上述至少一個光源的各自的一個，上述第1有效值i1大于流過上述至少一個光源的上述各自的一個的燈電流的額定值，上述第2有效值i2小于上述燈電流的上述額定值，其中，這樣來選擇上述第1有效值i1、上述第2有效值i2、上述第1期間t1和上述第2期間t2，使得由上述至少一個光源的上述各自的一個在上述第1期間t1加上上述第2期間t2內(nèi)產(chǎn)生的亮度的積分大于由被供給上述額定值的上述燈電流的上述至少一個光源的上述各自的一個在上述第1期間t1加上上述第2期間t2內(nèi)產(chǎn)生的亮度的積分。
按照本發(fā)明的另一實施例，提供一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示面板，具有多個像素；照明裝置，具有至少一個光源并將由上述至少一個光源發(fā)出的光投射到上述液晶顯示面板上；控制電路，被構(gòu)成為在第1工作與第2工作之間切換，上述第1工作在第1期間t1內(nèi)將具有第1有效值i1的第1電流供給上述至少一個光源，上述第2工作在第2期間t2內(nèi)將具有第2有效值i2的第2電流供給上述至少一個光源，上述第2有效值i2小于上述第1有效值i1；以及溫度檢測電路，用來檢測上述至少一個光源的溫度，其中，上述溫度檢測電路在上述至少一個光源的外壁溫度超過65℃時對上述控制電路發(fā)送信號，上述控制電路響應(yīng)于上述信號，從上述第1工作切換到上述第2工作。
按照本發(fā)明的另一實施例，提供一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示面板，具有多個像素；照明裝置，具有至少一個光源并將由上述至少一個光源發(fā)出的光投射到上述液晶顯示面板上；控制電路，被構(gòu)成為在第1工作與第2工作之間切換，上述第1工作在第1期間t1內(nèi)將具有第1有效值i1的第1電流供給上述至少一個光源，上述第2工作在第2期間t2內(nèi)將具有第2有效值i2的第2電流供給上述至少一個光源，上述第2有效值i2小于上述第1有效值i1；以及亮度檢測電路，用來檢測上述至少一個光源的亮度，其中，上述亮度檢測電路在該亮度在上述第1期間t1內(nèi)開始減少時對上述控制電路發(fā)送信號，上述控制電路響應(yīng)于上述信號，從上述第1工作切換到上述第2工作。


在整個附圖中，相同的參照數(shù)表示類似的元件，其中圖1是說明本發(fā)明的液晶顯示裝置的主要的構(gòu)成要素的配置的示意圖。
圖2(a)是本發(fā)明的液晶顯示裝置中的具有側(cè)緣(side edge)型的光源單元的一例的剖面結(jié)構(gòu)的概略圖，圖2(b)是示出該光源單元的布局的斜視圖，以及圖2(c)是示出使圖2(b)的光源單元高亮度化的另外的光源單元的布局的斜視圖。
圖3(a)是本發(fā)明的液晶顯示裝置中的具有正下方型的光源單元的一例的剖面結(jié)構(gòu)的概略圖以及圖3(b)是示出該光源單元的布局的斜視圖。
圖4(a)是示出用圖1中示出的控制電路CTRL實施了本發(fā)明的光源的點(diǎn)亮工作時的輸入到初級側(cè)的變換電路的直流電流的波形的波形圖，圖4(b)是示出輸入到變壓器TR的初級側(cè)的交流電流的波形的波形圖，圖4(c)是示出用示波器測定了在次級側(cè)的電路中產(chǎn)生的交流電流的波形的波形圖，以及圖4(d)是示出根據(jù)在次級側(cè)的電路中產(chǎn)生的交流電流的用電流計測定的電流值所描繪的假想的電流波形的波形圖。
圖5是示出圖1中示出的光源控制電路CTRL的具體的一例的電路圖。
圖6是說明在熒光燈等的放電管中的放電電流與在放電管中設(shè)置的電極間施加的電壓的關(guān)系的曲線圖。
圖7是說明在包含熒光燈等的放電管的電路中產(chǎn)生的燈電流與在放電管內(nèi)的電極間施加的燈電壓的關(guān)系的曲線圖。
圖8是以冷陰極管為例示出與本發(fā)明的光源的點(diǎn)亮工作的放電管的參數(shù)的冷陰極管的剖面圖和示出在其點(diǎn)亮?xí)r的沿長度方向的亮度分布的曲線圖。
圖9(a)是示出安裝在本發(fā)明的液晶顯示裝置上的冷陰極管的壁面(外壁)溫度和管內(nèi)的汞蒸氣壓與亮度的關(guān)系的曲線圖，以及圖9(b)是示出供給在冷陰極管的內(nèi)部設(shè)置的一對電極的電流與亮度的關(guān)系的曲線圖。
圖10是示出使本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源熄滅點(diǎn)亮?xí)r的顯示畫面的白顯示狀態(tài)的像素的亮度變動的曲線圖。
圖11(a)涉及本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的點(diǎn)亮工作的一例，是輸入到液晶顯示裝置上的同步信號的時序圖，圖11(b)示出供給該液晶顯示裝置的一個像素的像素顯示信號的波形圖，圖11(c)示出液晶顯示裝置的背光的點(diǎn)亮控制信號(初級側(cè)電路的直流電流)的波形圖，圖11(d)示出該背光的亮度變動的波形圖。
圖12(a)和圖12(b)分別是示出使點(diǎn)亮占空比和燈電流(CFL管電流)各自不同的4種液晶顯示裝置的光源的點(diǎn)亮工作持續(xù)了60分鐘后的對于燈電流(橫軸)的(a)各自的亮度和各自的壁面溫度的曲線圖。
圖13(a)和圖13(b)分別是分成以本發(fā)明的熄滅點(diǎn)亮形態(tài)使液晶顯示裝置的光源工作的情況和連續(xù)地使其點(diǎn)亮的情況示出該光源(冷陰極管)的亮度和壁面溫度的隨時間變化的曲線圖。
圖14是示出適合于本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的點(diǎn)亮工作的控制電路的一例的示意圖。
圖15是示出適合于本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的點(diǎn)亮工作的控制電路的另一例的示意圖。
圖16(a)、圖16(b)、圖16(c)和圖16(d)分別是說明在適合于運(yùn)動圖像顯示的液晶顯示裝置的驅(qū)動中本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的點(diǎn)亮工作和與液晶顯示裝置的光源的連續(xù)工作組合起來時的液晶顯示裝置的顯示畫面中的各自的亮度變化、現(xiàn)有的液晶顯示裝置中的運(yùn)動圖像顯示的對比度(CR)和本發(fā)明的液晶顯示裝置中的顯示圖像的對比度的曲線圖。
圖17(a)、圖17(b)和圖17(c)分別是示出有源矩陣型液晶顯示裝置的3種剖面結(jié)構(gòu)的TN型、VA型和IPS型的示意圖。
圖18(a)涉及將本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮應(yīng)用于動畫顯示時的實施例1，是示出與同步信號對應(yīng)地輸入到該液晶顯示裝置的一個像素的圖像信號的波形(虛線)的波形圖，圖18(b)～圖18(e)是與時間軸(橫軸)相一致地分別示出與其對應(yīng)的光源的亮度波形(虛線的橫軸相當(dāng)于暗電平)的波形圖。
圖19是示出具有圖2(c)的布局的光源單元的變換電路和光源的連線形態(tài)的一例的平面圖。
圖20(a)～圖20(e)涉及將本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮應(yīng)用于動畫顯示時的實施例2，是與時間軸(橫軸)相一致地分別示出光源的亮度波形(虛線的橫軸相當(dāng)于暗電平)的變動的波形圖。
圖21(a)和圖21(b)分別是示出適合于本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源單元的變換電路和光源的連線形態(tài)的2個例子的平面圖。
圖22(a)和圖22(b)分別是示出適合于本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源單元的變換電路和光源的另一連線形態(tài)的2個例子的平面圖。
圖23(a)和圖23(b)分別是示出適合于本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源單元的變換電路和光源的另一連線形態(tài)的2個例子的平面圖。
圖24涉及納入在本發(fā)明的液晶顯示裝置中的側(cè)緣型的光源單元，是示出在導(dǎo)光板的短邊一側(cè)配置光源的布局的一例的斜視圖。
圖25涉及納入在本發(fā)明的液晶顯示裝置中的側(cè)緣型的光源單元，是示出以L字型的光源包圍導(dǎo)光板的側(cè)面的布局的一例的斜視圖。
圖26(a)和圖26(b)分別是示出具有圖25的布局的光源單元的變換電路和光源的連線形態(tài)的2個例子的平面圖。
圖27(a)涉及納入在本發(fā)明的液晶顯示裝置中的側(cè)緣型的光源單元，是示出以U字型的光源包圍導(dǎo)光板的側(cè)面的布局的一例的斜視圖，圖27(b)是示出與該布局對應(yīng)的光源單元的變換電路和光源的連線形態(tài)的一例的平面圖。
圖28(a)涉及納入在本發(fā)明的液晶顯示裝置中的側(cè)緣型的光源單元，是示出在導(dǎo)光板的一個側(cè)面上設(shè)置了線狀光源的布局的一例的斜視圖，圖28(b)是示出跨過導(dǎo)光板的二邊設(shè)置了L字型的光源的布局的一例的斜視圖，圖28(c)是示出跨過導(dǎo)光板的三邊設(shè)置了U字型的光源的布局的一例的斜視圖。
圖29(a)是示出具有圖28(b)的布局的光源單元的變換電路和光源的連線形態(tài)的平面圖，圖29(b)是示出具有圖28(c)的布局的光源單元的變換電路和光源的連線形態(tài)的平面圖。
圖30(a)和圖30(b)涉及納入在本發(fā)明的液晶顯示裝置中的正下方型的光源單元，是分別示出該光源單元中的變換電路和光源的連線形態(tài)的二例的平面圖。
圖31涉及針對動畫顯示而提出的液晶顯示裝置的光源的點(diǎn)亮形態(tài)，是分別示出光源(背光)的布局及其點(diǎn)亮?xí)r序的說明圖。
具體實施例方式
盡管在以上已敘述的任一種液晶顯示裝置中，也都能解決本發(fā)明要解決的課題和其它各種問題，但關(guān)于其細(xì)節(jié)卻要在本發(fā)明的實施例中詳細(xì)地敘述。
以下，參照與本發(fā)明的具體的實施例有關(guān)的附圖，說明本發(fā)明的具體的實施例。在以下的說明所參照的附圖中，對具有同一功能的部分附以同一符號，省略其重復(fù)的說明。
《液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)》在圖1中，抽出液晶顯示裝置的一例中的與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成要素來示出。
在液晶顯示裝置的圖像顯示中使用的液晶顯示面板(液晶顯示元件)PNL具備互相相對地配置的一對基板3和在該基板間封入的液晶層(未圖示)；以及驅(qū)動元件31A、32A，對在一對基板3的至少一方上形成的像素電極供給圖像信號，或控制圖像信號的供給時序。在液晶顯示面板PNL上、在上述基板的面內(nèi)配置了多個具備這樣的像素電極的像素。
在圖1中，對液晶顯示面板PNL照射光的照明裝置LUM具備管狀的熒光燈8(作為冷陰極管來例示，也稱為光源)和導(dǎo)光板GLB。導(dǎo)光板GLB的上表面與液晶顯示面板的一對基板3的一個(未圖示)的下表面相對，而熒光燈8沿導(dǎo)光板的一個側(cè)面被配置，因此，從液晶顯示面板PNL的下表面來看，偏移到其橫向側(cè)。將具有這樣的結(jié)構(gòu)的照明裝置稱為側(cè)光型、側(cè)緣型、或緣光型。由熒光燈8發(fā)出的光從與其相對的導(dǎo)光板GLB的側(cè)面輸入到其內(nèi)部后，從其上表面朝向液晶顯示面板PNL(上述一對基板3的一個下表面)發(fā)射。作為該照明裝置LUM用的熒光燈，例如可使用冷陰極管。從照明裝置LUM入射到液晶顯示面板PNL上的光hν借助于透過液晶顯示面板在其上表面上顯示出在該液晶顯示面板上形成的圖像。
控制上述光源(熒光燈8)的控制電路CTRL具備用圖1的虛線圍住的鎮(zhèn)流電容器CB、變壓器TR、變換電路、調(diào)光電路和斬波器。從直流電源供給的直流電流比斬波電路中被變換為具有規(guī)定電位差的電壓脈沖。例如，具有±20％的波動并連續(xù)地供給的12V的直流電壓被變換為峰值電壓保持為12V的矩形波。在下面的調(diào)光電路中，對于矩形的直流電壓脈沖，利用脈沖寬度調(diào)制，設(shè)定所期望的電流值。利用該電流值來決定光源的亮度。被設(shè)定為所期望的電流的直流電流利用變換電路變換為交流電流，其后，輸入到變壓器TR中。該變壓器TR對來自變換電路的交流電流供給在使熒光燈8點(diǎn)亮方面充分高的電位差。在控制電路CTRL中，將從直流電源到變壓器TR的電路稱為初級側(cè)(低電壓)電路，將從該變壓器TR到熒光燈8為止的電路稱為次級側(cè)(高電壓)電路。在控制電路CTRL的次級側(cè)電路中設(shè)置鎮(zhèn)流電容器CB。由于鎮(zhèn)流電容器CB負(fù)擔(dān)在熒光燈8的放電開始方面必要的高的交流電壓與放電開始后的熒光燈8的燈電壓的差，故起到將熒光燈8的放電電流限制于適當(dāng)?shù)闹档姆€(wěn)定器的功能。
在圖2(a)-圖2(c)和圖3(a)、圖3(b)中原理性地示出圖1中示出的液晶顯示裝置(除了控制電路外)的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。在圖2(a)和圖3(a)中示出了液晶顯示裝置的剖面圖，在圖2(b)、圖2(c)和圖3(b)中示出了安裝液晶顯示裝置中的照明裝置(光源單元)的斜視圖。在任一圖中，液晶顯示裝置都具備由以各自的主面相對的方式配置的一對基板3和被夾持在其間的液晶層(封入液晶分子或液晶分子與手性劑等的混合物)2構(gòu)成的液晶顯示面板和安裝了熒光燈8的光源單元10。在圖2(a)和圖3(a)中，在與構(gòu)成液晶顯示元件的各自的基板3的液晶層2相反一側(cè)的主面上設(shè)置偏振片1。此外，在一對基板3的至少一個液晶層2一側(cè)的主面上以二維方式配置多個像素(未圖示)。在圖2(a)和圖3(a)的任一圖中示出的液晶顯示裝置中，其用戶從圖的上側(cè)通過基板3的主面，看到作為液晶層的光透射率的圖形被顯示的圖像。
圖2(a)中示出的液晶顯示裝置的光源單元10因為具有在導(dǎo)光板11的相對的兩側(cè)面上分別配置了熒光燈8的結(jié)構(gòu)，故將圖1中示出的照明裝置LUM稱為相同的側(cè)光型或側(cè)緣型。側(cè)光型的光源單元如圖2(a)中所示，具備具有以與上述液晶顯示面板的下表面相對地配置的四邊形的上表面的導(dǎo)光板；沿其側(cè)面(四邊形的至少一邊)配置的管狀的熒光燈8；將從該熒光燈8朝向?qū)Ч獍宓南喾匆粋?cè)發(fā)射的光入射到導(dǎo)光板的側(cè)面上的反射器7；以及使在導(dǎo)光板內(nèi)朝向其下表面?zhèn)鞑サ墓獬蚱渖媳砻娣瓷淝艺丈涞揭壕э@示元件的下表面的反射膜9。在導(dǎo)光板11的上表面與液晶顯示元件的下表面之間，例如配置包含一對漫射膜6和被其夾住的棱鏡片5的光學(xué)片組4。作為光學(xué)片，可配置用來提高亮度的漫射片、反饋偏振光反射膜、控制出射光的角度依存性的透鏡片。如上所述，在側(cè)光型的液晶顯示裝置中，液晶顯示元件的下表面不與熒光燈8相對，配置成與圖2(b)中示出的導(dǎo)光板11的上表面相對。
與此不同，在圖3(a)、圖3(b)中示出的液晶顯示裝置中，光源單元10，因為多個熒光燈8被配置成與液晶顯示元件的下表面相對(換言之，在如圖3(a)的液晶顯示裝置的正下方)，故被稱為正下方型。在正下方型的光源單元10中，這樣來配置反射器7，使從熒光燈8發(fā)射到圖的下側(cè)的光反射而照射到圖的上側(cè)(液晶顯示元件的下表面)。在反射器7中，有時形成用來消除多個熒光燈8和這些燈的間隙中的光強(qiáng)度的離散性的起伏。在光源單元10與液晶顯示元件之間，與側(cè)光型的情況相同，配置了光學(xué)片組4，但將在側(cè)光型的光學(xué)片組4中配置在光源單元10一側(cè)的漫射片6置換為漫射片6a。為了消除上述的多個熒光燈8和這些燈的間隙中的光強(qiáng)度的離散性，也有在該漫射片6a上形成光學(xué)圖形的情況。
再有，例如在特開平7-281185號公報(和其對應(yīng)的美國專利第5,640,216號)中記載了側(cè)光型的液晶顯示裝置的詳細(xì)的解說，例如在特開平5-257142號公報(和其對應(yīng)的美國專利第5,432,626號)中記載了正下方型的液晶顯示裝置的詳細(xì)的解說。
在上述的液晶顯示裝置中，利用對液晶層2的施加電場的增減，使其光透射率變化來顯示圖像。例如，在液晶層2中，在使液晶分子以扭曲角為90度左右取向的扭曲向列(TN)型或垂直取向(VA)型的TFT(薄膜晶體管)驅(qū)動的液晶顯示裝置(所謂有源矩陣型)或以扭曲角為200至260度取向的超扭曲向列(STN)型的時間分割驅(qū)動的液晶顯示裝置(所謂無源矩陣型)的液晶顯示裝置中，按照對液晶層2的施加電場的增加，其光透射率從最大值(白圖像)變?yōu)樽钚≈?黑圖像)。另一方面，在沿基板面的方向施加對液晶層2施加的電場的被稱為水平電場型(或面內(nèi)開關(guān)型)的TFT驅(qū)動的液晶顯示裝置中，按照對液晶層2的施加電場的增加，其光透射率從最小值(黑圖像)變?yōu)樽畲笾?白圖像)。
在TN型或垂直取向型的情況下，液晶層2的折射率各向異性Δn與盒厚(液晶層2的厚度)d的乘積Δn·d為0.2至0.6微米的范圍在兼顧對比度與明亮度方面是所希望的，STN的情況的Δn·d為0.5至1.2微米的范圍和水平電場型的Δn·d為0.2至0.5微米的范圍是較為理想的。
《光源的控制電路》
圖4(a)示出在圖1示出的液晶顯示裝置中采用了本發(fā)明的光源的控制電路CTRL時的輸入到變換電路的電流波形，圖4(b)示出此時輸入到變壓器TR的初級側(cè)的電流波形，圖4(c)示出此時用串聯(lián)地配置在連接變壓器TR的次級側(cè)與熒光燈8中的次級側(cè)電路的示波器Os1測定的次級側(cè)電路的電流波形，圖4(d)示出此時基于用串聯(lián)地配置在次級側(cè)電路中的電流計AMM測定的次級側(cè)電路的電流有效值的次級側(cè)電路的假想的電流波形。
圖5更具體地示出圖1中示出的光源的控制電路的一例。圖1的斬波電路相當(dāng)于圖5的電壓控制電路V-Ctrl，圖1的調(diào)光電路相當(dāng)于圖5的電流控制電路C-Ctrl和脈沖寬度調(diào)制控制元件(集成電路)PWM-Ctrl，變換器和變壓器TR相當(dāng)于變換器-變壓器電路Inv-Trs。此外，在次級側(cè)電路中設(shè)置了電流檢測電路IL-Sens(其功能在后面敘述)。在圖5中示出的電路圖中，電阻元件如RV1、RV2那樣、電容元件如CA、CV那樣、電感如L1、L2那樣、二極管如Da、DV那樣，晶體管如QV1、QV2那樣，對拉丁字母添加下標(biāo)來表示。此外，在變壓器TR中示出的NP表示其初級側(cè)(Primary)的線圈的圈數(shù)，NS表示其次級側(cè)(Secondary)的線圈的圈數(shù)，NB表示其緩沖器(Buffer)線圈的圈數(shù)。
在圖5的控制電路中，將光源的點(diǎn)亮熄滅控制信號Blk輸入到電壓控制電路V-Ctrl中，將亮度控制信號Brt輸入到電流控制電路C-Ctrl中。如果將點(diǎn)亮熄滅控制信號Blk輸入給晶體管QV1，則從直流電源DCS連續(xù)地供給的電壓VIN經(jīng)過二極管DV、晶體管QV2和電阻元件RV3，作為點(diǎn)亮熄滅控制電壓S(BLK)輸入到脈沖寬度調(diào)制控制元件PWM-Ctrl中。通過根據(jù)點(diǎn)亮熄滅控制信號Blk將電壓VIN間歇地輸入到脈沖寬度調(diào)制控制元件PWM-Ctrl中，使來自電壓控制電路V-Ctrl的電壓輸出VDC間歇地斷續(xù)，成為具有規(guī)定的峰值電壓的矩形波。只要不將點(diǎn)亮熄滅控制信號Blk輸入到電壓控制電路V-Ctrl中，其電壓輸出VDC與其輸入電壓VIN是相同的。
再有，在本實施例中，將輸入到圖1的控制電路CTRL的直流電流的電位差(圖5中示出的VIN與VGKD的電位差)設(shè)定為12V，但可根據(jù)液晶顯示裝置的規(guī)格，將該電位差適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為5～30V的范圍的任一值。此外，在圖5中示出的直流電流的輸入端子VIN(高壓側(cè))、VGND(低壓側(cè))中，VGND的電位不限于所謂的接地電位，可以定為對于VIN側(cè)的電壓具有規(guī)定的電位差的所謂控制電路的基準(zhǔn)電壓(集成電路中對VCC而言VEE那樣的電位)。
另一方面，脈沖寬度調(diào)制控制元件PWM-Ctrl接受亮度控制信號Brt和點(diǎn)亮熄滅控制電壓S(BLK)，將電流控制信號Ictrl送給電流控制電路C-Ctrl。在電流控制電路C-Ctrl中，設(shè)置了隔斷從電壓控制電路V-Ctrl流到其中的直流電流的晶體管QCh。晶體管QCh接受由利用電流控制信號Ictrl而工作的晶體管QC1、QC2構(gòu)成的互補(bǔ)電路的輸出，以規(guī)定的間隔隔斷流到電流控制電路C-Ctrl中的電流，用對于單位時間的電流供給(隔斷)時間的比來決定流到處于該電流控制電路的次級的變換器-變壓器電路Inv-Trs的直流電流IDC的值。脈沖寬度調(diào)制控制元件PWM-Ctrl根據(jù)輸入到其中的點(diǎn)亮熄滅控制電壓S(BLK)使由晶體管QCh產(chǎn)生的電流的隔斷時間增減，或在沒有點(diǎn)亮熄滅控制電壓S(BLK的輸入的期間內(nèi)，可以用晶體管QCh繼續(xù)隔斷電流的方式使電流控制信號Ictrl發(fā)生。
在本發(fā)明的控制電路的工作的一例中，以第1期間ΔtI和第2期間ΔtII交替地改變上述點(diǎn)亮熄滅控制信號Blk的脈沖間隔，輸入到電壓控制電路V-Ctrl中。換言之，以ΔtI+ΔtII的周期對點(diǎn)亮熄滅控制信號Blk進(jìn)行調(diào)制。因此，輸入到脈沖寬度調(diào)制控制元件PWM-Ctrl中的點(diǎn)亮熄滅控制電壓S(BLK)也根據(jù)點(diǎn)亮熄滅控制信號Blk而被調(diào)制。脈沖寬度調(diào)制控制元件PWM-Ctrl檢測點(diǎn)亮熄滅控制電壓S(BLK)的電壓脈沖間隔的變動，決定從其輸出的電流控制信號Ictrl的脈沖或波形。圖4(a)示出由如上那樣被設(shè)定的電流控制信號Ictrl引起的電流控制電路C-Ctrl的輸出電流IDC的波形的一例。
在變換器-變壓器電路Inv-Trs的初級側(cè)，將流過其中的直流電流IDC變換為例如具有25kHz～150kHz的頻率的交流電流。該交流電流的頻率，例如在筆記本型計算機(jī)用的液晶顯示裝置中，設(shè)定為25kHz～40kHz的范圍的某一值，在顯示高精細(xì)圖像的監(jiān)視器用或電視用的液晶顯示裝置中，設(shè)定為40kHz～50kHz的范圍的某一值。有隨因構(gòu)成顯示畫面的像素數(shù)的增加(例如，由于顯示圖像的高精細(xì)度化而被要求)引起的圖像顯示工作的高速化而將交流電流的頻率設(shè)定得高的趨勢，故不會限于上述的范圍。此外，即使根據(jù)變壓器TR的規(guī)格，頻率的設(shè)定范圍也不同，例如在使用壓電型變壓器的情況下，推薦使用100kHz～150kHz這樣的高的頻率范圍，但由于由液晶顯示裝置得到的顯示圖像的高精細(xì)度化，也有設(shè)定為比上述范圍高的頻率的情況。通過在光源的控制電路的次級側(cè)發(fā)生具有上述那樣的頻率的交流電流且供給熒光燈8，使熒光燈8在其長度方向上同樣地點(diǎn)亮。在初級側(cè)電路中，輸入到變壓器TR中的交流電流示出具有與利用電流控制電路C-Ctrl在每個期間ΔtI、ΔtII中供給的電流值對應(yīng)的電流振幅的波形。圖4(b)示出從初級側(cè)電路輸入到變壓器TR中的交流電流的波形的一例。
另一方面，如果用與如圖1中示出的熒光燈8串聯(lián)連接的示波器Os1測定從變壓器TR的次級側(cè)輸出的交流電流，則可得到圖4(c)中示出的那樣的波形。在該波形中，在期間ΔtII中成為平臺(Flat)。這是因為，在熒光燈8的內(nèi)部發(fā)生了放電的情況下，熒光燈8起到電阻元件RL的作用，在不發(fā)生該放電的情況下，在其內(nèi)部隔斷電流路徑。以熒光燈8為代表的放電管通過在其內(nèi)部發(fā)生輝光放電，直接地或間接地發(fā)射光。在圖6中示出在放電管的電極間施加的電壓與對其供給的電流(放電電流)的關(guān)系的一例。
在熒光燈、特別是冷陰極管中，在其內(nèi)部發(fā)生正規(guī)輝光放電這一點(diǎn)在使其作為光源來工作這方面是所希望的。為了在放電管內(nèi)發(fā)生正規(guī)輝光放電，希望放電電流至少為2×10-4A以上、較為理想的是在1×10-3A(1mA)以上。另一方面，放電管內(nèi)的放電在對其供給的電流不到2×10-3A時不能自持，但在熒光燈中，即使在比其高得多的電流值、例如低于1×10-3A(1mA)時，也有停止放電的情況。現(xiàn)在，本發(fā)明人從實驗上確認(rèn)了，在對于其保證壽命的額定電流為6mA的冷陰極管中，在對其供給的電流下降到2mA時存在放電停止的可能性。因為這樣的情況，可產(chǎn)生在期間ΔtII中的圖4(b)和4(c)的電流波形不同的現(xiàn)象。
如果將圖4(c)中示出的電流波形認(rèn)為是正弦波，則對于從期間ΔtI中的其電流峰值的差求出的峰值電流值Ip-p，用下式求出有效電流值。
Ieff=Ip-p/21/2=Ip-p×0.707···(1)]]>次級側(cè)電路的有效電流值也可用在圖1中與熒光燈串聯(lián)連接的電流計AMM來測定。但是，如果期間ΔtI+ΔtII短，則由此測定的有效電流值不得不成為都反映了第1期間ΔtI的供給電流和第2期間ΔtII的供給電流的值Ieff(0)，不能分別地示出第1期間和第2期間中的有效電流值。即使在該情況下，在交流電流的有效電流值Ieff(0)中，如果假定其波形為正弦波，則在其峰值電流值Ip-p(0)與有效電流值Ieff(0)之間，(1)式的關(guān)系成立。從該關(guān)系如圖4(d)中示出的那樣來描繪基于用電流計AMM測定的有效電流值Ieff(0)的假想的電流波形。
在圖1的次級側(cè)電路中，關(guān)于對熒光燈8施加的有效電壓值，從用與其并聯(lián)連接的示波器Os2測定的電壓波形可分別得到第1期間Δt1和第2期間ΔtII中的有效電壓值Veff。但是，如果用與熒光燈8并聯(lián)連接的電壓計VMT測定該有效電壓值，則不得不成為都反映了第1期間ΔtI的施加電壓和第2期間ΔtII的施加電壓的值Veff(0)。再有，從用示波器Os2測定的第1期間ΔtI和第2期間ΔtII中的各自的電壓波形求出峰值電壓值Vp-p，通過將該值代入(1)式的Ip-p中，各自的期間的有效電壓值Veff可作為(1)式的Ieff來求出。
在上述的電流計AMM和電壓計VMT中，例如使用對交流電流進(jìn)行整流、變換為直流、來測定其有效電流值和有效電壓值的所謂變換器方式的模擬測量儀。此外，也可用1/4自乘差方式的功率變換器直接檢測功率值(Ieff×Veff的積)。再者，也可使用平均值整流交流電壓計或時間分割乘法運(yùn)算方式的功率計等的數(shù)字測量儀來代替這些模擬測量儀。
在次級側(cè)電路中，與熒光燈8串聯(lián)地連接了鎮(zhèn)流電容器CB等的放電穩(wěn)定元件。關(guān)于圖1或圖5中示出的控制電路的在次級側(cè)的變壓器TR的輸出電壓VTR、在熒光燈8的電極間施加的電壓(燈電壓)VL和對鎮(zhèn)流電容器CB施加的電壓VC，存在下式的關(guān)系。
VTR＝VL+VC＝VL+(IL/jωCo) ...(2)在(2)式中，IL是對熒光燈8供給的燈電流，在將VTR、VL和VC定為有效電壓值時，IL為上述的Ieff。C0是鎮(zhèn)流電容器CB的電容，ω是交流電流的角頻率，j表示鎮(zhèn)流電容器的電容是次級側(cè)電路的阻抗的虛部(電抗)。
另一方面，在熒光燈8的內(nèi)部發(fā)生了放電的情況下，熒光燈8起到電阻元件RL的作用，其電阻值隨燈電流IL的上升而減少。其特性作為熒光燈8的「燈電流IL對燈電壓VL的曲線」在圖7中進(jìn)行例示。在(2)式中，如果變壓器TR的輸出電壓VTR為恒定，則由對熒光燈8供給的燈電流IL來決定對鎮(zhèn)流電容器CB施加的電壓VC，由此決定在熒光燈8的電極間施加的燈電壓VL。在這樣的過程后，在次級側(cè)電路中(2)式的關(guān)系大致成立時，熒光燈8穩(wěn)定地放電。該條件在圖7中，作為上述熒光燈的燈電流IL對燈電壓VL的曲線與「燈電流IL對“變壓器輸出電壓-鎮(zhèn)流電容器電壓的電位差(VTR-VC)”的曲線」的交點(diǎn)表示出來。
作為將本發(fā)明的光源的點(diǎn)亮方法應(yīng)用于圖1中示出的液晶顯示裝置的一例，重復(fù)地進(jìn)行了下述工作將上述第1期間ΔtI設(shè)定為10msec(毫秒＝10-3秒)、對熒光燈8供給有效值10mA的燈電流IL，將上述第2期間ΔtII設(shè)定為6.7msec，停止對熒光燈8供給燈電流IL。此時，由于限于相當(dāng)于一個周期ΔtI+ΔtII＝16.7msec的60％的期間(ΔtI/(ΔtI+ΔtII))內(nèi)對熒光燈8供給燈電流，故熒光燈8以60％的占空比重復(fù)進(jìn)行點(diǎn)亮熄滅。關(guān)于次級側(cè)電路中的燈電流IL，監(jiān)視與熒光燈8串聯(lián)地連線的示波器Os1的電流波形，調(diào)整并控制了輸入到初級側(cè)電路的調(diào)光電路中的亮度控制信號Blk，使得其峰值電流差I(lǐng)p-p為14.1mA(相當(dāng)于10mA的有效電流Ieff的21/2倍...參照圖4(c))。這樣，在周期性地使熒光燈8點(diǎn)亮熄滅時，與用與熒光燈8并聯(lián)地連線的示波器Os2得到的上述第1期間ΔtI的電壓波形的峰值電位差VL (p-p)相比，熒光燈8的燈電壓的有效值VLI為617V。
另一方面，在該點(diǎn)亮熄滅工作的一周期中，如果將對熒光燈8供給的燈電流的有效值IL換算為占空比100％(不是點(diǎn)亮熄滅而是連續(xù)地點(diǎn)亮)，則為6mA。根據(jù)宏觀地看到的由該「ΔtI+ΔtII」構(gòu)成的一個周期的燈電流的有效值Ieff(0)，假想地描繪圖4(d)中示出的波形。如上所述，如果上述一個周期的時間縮短到某種程度，則與熒光燈8串聯(lián)地連線的電流計AMM和并聯(lián)地連線的電壓計VMT將該一個周期或?qū)⑵渲貜?fù)了多次時的次級側(cè)電路的有效電流和有效電壓作為宏觀地得到的值來示出。如上所述，在周期性地使熒光燈8點(diǎn)亮熄滅時，用電流計AMM和并聯(lián)地連線的電壓計VMT分別測定的燈電流的有效值IL為6mA，燈電壓的有效值VL1約為900V。
在將燈電流IL的有效值設(shè)定為6mA、且以占空比100％使與在上述光源的點(diǎn)亮熄滅工作中使用的熒光燈相同的規(guī)格的熒光燈工作的情況下(連續(xù)點(diǎn)亮的情況)，燈電壓的有效值VL1同樣為675V。這些值與上述的點(diǎn)亮熄滅工作的情況相同，即使在從示波器Os1、Os2的波形計算的值和用電流計AMM和電壓計VMT測定的值的任一值中，也沒有大的誤差，它們大體上是一致的。
使用圖1中示出的液晶顯示裝置，在使液晶顯示面板PNL的一部分像素組為白顯示的條件下，在如上所述以點(diǎn)亮熄滅熒光燈8的方式使其工作的情況和在以連續(xù)地點(diǎn)亮的方式使其工作的情況下，在比較透過液晶顯示面板PNL的上述一部分像素組的光的亮度時，是勢均力敵的。在此，所謂白顯示，表示以該液晶層的光透射率為最大的方式設(shè)定對與上述一部分的像素組對應(yīng)的液晶層的施加電場的液晶顯示面板的工作。在上述已被白顯示的一部分的像素組中，如果比較為得到100cd(燭光)/m2的亮度時熒光燈8消耗的功率，則在使熒光燈8點(diǎn)亮熄滅的工作條件(10mA，占空比60％)下，為7.4W/100cd，比在使熒光燈8連續(xù)點(diǎn)亮的工作的條件(6mA，占空比100％)下的8.1W/100cd低。該實驗結(jié)果將使用圖12(a)、12(b)在后面敘述，但任一功率值都可作為從用圖1的示波器Os1得到的燈電流IL的峰值電流差計算的有效值Ieff和從用示波器Os2得到的燈電壓VL的峰值電位差計算的有效值Veff的乘積來求出。
再有，在圖1中示出的次級側(cè)電路中，包含熒光燈8和鎮(zhèn)流電容器CB，但由于在后者的流過其中的電流波形對于對其施加的電壓的波形具有相位差，故起到電抗的作用。因此，從變壓器TR對次級側(cè)電路供給的功率事實上只被熒光燈8消耗。
因而，適合于減少為得到上述那樣的規(guī)定的亮度所必要的光源的消耗電能的光源的點(diǎn)亮熄滅工作在以下的項目方面具有特征。
項目(a)...重復(fù)進(jìn)行對光源(熒光燈)供給規(guī)定的燈電流的第1期間Δt1和停止對上述光源供給燈電流的第2期間Δt2。
項目(b)...第1期間Δt1中的熒光燈8的電能消耗量P1的計算
在第1期間Δt1中，從用分別與圖1中示出的次級側(cè)電路連接的示波器或與其類似的測量儀測定的燈電流和燈電壓的「波形」求出各自的峰值強(qiáng)度Ip-p、Vp-p，將它們代入下式，計算出電能消耗量P1。
P1＝Δt1×Ieff×Veff＝Δt1×(Ip-p/21/2)×(Vp-p/21/2)＝(Δt1×Ip-p×Vp-p)/2........ (3)項目(c)...計算基于已被測定的有效值的電能值P2。
利用分別如圖1中所示那樣與次級側(cè)電路連接的電流計和電壓計測定由第1期間Δt1和第2期間Δt2構(gòu)成的一個周期中的燈電流和燈電壓的有效值Ieff、Veff，據(jù)此用下述式計算電能值P2。
P2＝(Δt1+Δt2)×(Ieff×Veff)再有，此時的Ieff、Veff是宏觀地取得由(Δt1+Δt2)構(gòu)成的周期中的各自的物理量而得到的值，與上述(3)式的Ieff、Veff的定義不同。
項目(d)...這樣來控制上述規(guī)定的電流的供給條件，使得在由以上算出的P1、P2之間，P1＜P2成立。
項目(b)和(c)的任一電能值也作為上述點(diǎn)亮熄滅的一個周期中被消耗的功率，用該功率與供給該功率的時間的乘積來定義。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的控制電路和光源的點(diǎn)亮工作中，上述點(diǎn)亮熄滅的一個周期中的功耗如上所述成為「P1＜P2」的原因如下。在次級側(cè)電路中，對鎮(zhèn)流電容器CB施加的電壓從上述(2)式可知，與流過次級側(cè)電路的電流(燈電流IL)成比例。因此，在使變壓器TR的次級側(cè)輸出電壓VTR為恒定的情況下，與流過規(guī)定的次級側(cè)電路的電流IL相對應(yīng)，決定在熒光燈8的電極間施加的電壓VL。在熒光燈8的點(diǎn)亮熄滅工作中，在如圖1中所示根據(jù)用示波器Os1、Os2測定的波形分成上述第1期間Δt1和第2期間Δt2微觀地求出該IL、VL的情況下，在第1期間Δt1中的VL的有效值中反映出與在Δt1中流過次級側(cè)電路的電流IL的有效值對應(yīng)的熒光燈8的電阻值RL。在第2期間Δt2中，由于因熒光燈8內(nèi)部的放電的停止，熒光燈8的電阻RL變?yōu)闊o限大，次級側(cè)電路中的IL的有效值實質(zhì)上為「0」，在該期間中的熒光燈8的電能消耗量也為「0」。由此，P1作為第1期間Δt1中的熒光燈8的電能消耗量來決定。
與此不同，在如圖1中所示利用電流計AMM和電壓計VMT將第1期間Δt1和第2期間Δt2合在一起宏觀地測定IL和VL的情況下，VL的有效值與「Δt1+Δt2」的期間中的IL的有效值對應(yīng)地來決定。因此，VL的有效值將「Δt1+Δt2」的期間中的熒光燈8的電阻值RL作為與該期間中的IL的有效值對應(yīng)的宏觀的值來反映。因而，在VL的有效值中不反映期間Δt1和Δt2中的熒光燈8的電阻值的變動，此外，由于上述「Δt1+Δt2」的期間中的IL的有效值也比在期間Δt1中微觀地求出的IL的有效值小，故按照圖7中示出的燈電流IL對燈電壓VL的曲線而上升。根據(jù)這樣的情況，在上述微觀的測定和宏觀的測定中，即使在「Δt1+Δt2」的期間中的供給次級側(cè)電路的IL的積分值相等，根據(jù)后者的燈電壓VL的上升，也有「P1＜P2」的關(guān)系成立的情況。
該關(guān)系是否成立，依賴于后述的Δt1與Δt2的時間的設(shè)定。例如，如特開平9-266078號公報中記載的那樣，如果使兩者的時間與次級側(cè)電路的交流電流的頻率的倒數(shù)相一致地設(shè)定為不到10-4秒，則由微觀的測定和宏觀的測定得到的次級側(cè)電流的有效值中，幾乎看不到差別。與此不同，在本發(fā)明的熒光燈的點(diǎn)亮工作中，由于將Δt1和Δt2的時間設(shè)定得比在變換電路中發(fā)生的(上述次級側(cè)電路的)交流電流的頻率的倒數(shù)大，例如在初級側(cè)電路中在Δt1與Δt2的各自的期間中生成多個交流脈沖，故在由微觀的測定和宏觀的測定得到的次級側(cè)電流的有效值中可產(chǎn)生差別。
《(熒光燈的規(guī)格和光源電路的設(shè)定和工作》在本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的控制電路和光源的點(diǎn)亮工作中，例如用圖1中示出的初級側(cè)的斬波電路的電壓控制和調(diào)光電路的電流控制來設(shè)定這樣的「P1＜P2」的關(guān)系。在該調(diào)光電路的電流設(shè)定中，容許在上述第2期間Δt2中在初級側(cè)電路中產(chǎn)生某種程度的電流i2。其原因是因為如參照圖4(b)和4(c)已敘述的那樣，即使在初級側(cè)電路中產(chǎn)生電流i2，如果與其對應(yīng)的次級側(cè)電路的交流電流低于決定放電管(在本實施例中，是熒光燈)內(nèi)的自持放電的可否的放電電流的臨界值，則放電管內(nèi)的放電停止。此外，如已敘述的那樣，也已發(fā)現(xiàn)熒光燈、特別是冷陰極管的放電在次級側(cè)電路的電流值(有效值)下降到相當(dāng)于其額定電流(有效值)的1/3的2mA時停止的可能性。另一方面，在次級側(cè)電路中產(chǎn)生的交流電流的有效值與在初級側(cè)電路產(chǎn)生的交流電流的有效值相對應(yīng)。因而，為了在上述第1期間Δt1中使熒光燈以其額定電流點(diǎn)亮、且使該熒光燈以滿足上述「P1＜P2」的關(guān)系來工作，必須將調(diào)光電路控制成，將在上述初級側(cè)電路中在上述第2期間Δt2中產(chǎn)生的交流電流的有效值抑制為不到上述第1期間Δt1中在初級側(cè)電路發(fā)生的交流電流的有效值的1/3。
在以其額定電流進(jìn)行第1期間中的熒光燈的點(diǎn)亮的情況下，可使上述電能「P1＜P2」的關(guān)系成立，但如果使在圖1中從熒光燈8發(fā)射的光通向液晶顯示面板PNL，則存在不能以充分的明亮度來顯示在該液晶顯示面板PNL上形成的圖像的可能性。因而，在將本發(fā)明的熒光燈的點(diǎn)亮工作應(yīng)用于液晶顯示裝置的情況下，希望將在第1期間Δt1中對熒光燈供給的次級側(cè)電路的交流電流(燈電流)設(shè)定得較高。
在燈電流(有效值)IL的設(shè)定中，例如參照熒光燈(冷陰極管等)的技術(shù)規(guī)格書中記載的燈電流值(有效值)。該技術(shù)規(guī)格書由熒光燈制造商或安裝了該熒光燈的液晶顯示裝置的制造商在產(chǎn)品出廠時添加在其產(chǎn)品上。該技術(shù)規(guī)格書中記載的燈電流值與該熒光燈的保證壽命相對應(yīng)，該保證壽命是作為熒光燈的亮度下降到點(diǎn)亮開始時的值的50％(也有定義為70％的情況)所需要的點(diǎn)亮?xí)r間來定義的。此外，在該技術(shù)規(guī)格書中，記載了適合于上述燈電流值中的熒光燈的點(diǎn)亮工作的燈電壓值(有效值)。這些燈電流值和燈電壓值通常作為熒光燈不超過規(guī)定的溫度、在上述保證壽命的期間內(nèi)確定能點(diǎn)亮的條件的持續(xù)工作額定(continuous-duty rating)值來示出。在本說明書中，將技術(shù)規(guī)格書中記載的上述燈電流值和燈電壓值方便地記為燈電流額定值和燈電壓額定值。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，將在次級側(cè)電路中在上述第1期間Δt1中對熒光燈供給的燈電流(有效值)IL設(shè)定為比該燈電流額定值大。該燈電流的有效值IL例如通過對控制電路CTRL的初級側(cè)的調(diào)光電路中的直流電流的脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制來調(diào)整。關(guān)于調(diào)光電路中的電流控制，相對于與上述燈電流額定值對應(yīng)的初級側(cè)電路的交流電流(有效值)，在第1期間Δt1中將有效電流值設(shè)定得高，在第2期間Δt2中將有效電流值設(shè)定得低。
雖然決定熒光燈的自持放電的次級側(cè)電路的電流的臨界值隨熒光燈的規(guī)格有若干變動，但對于內(nèi)徑為5mmφ以下的冷陰極管，估計為2mA或其以下。因而，推薦使上述第2期間Δt2中的初級側(cè)電路的交流電流的有效值比與次級側(cè)電路的有效電流值為2mA對應(yīng)的初級側(cè)電路的交流電流的有效電流值低。
雖然關(guān)于第1期間Δt1和第2期間Δt2的時間的設(shè)定例隨后詳細(xì)地敘述，但根據(jù)上述燈電流額定值IL(0)，對于如上述那樣設(shè)定的燈電流的有效值IL，推薦以滿足下式的方式來設(shè)定。
IL(0)≥IL×{Δt1/(Δt1+Δt2)}...(4)在初級側(cè)電路的第1期間Δt1的電流值i1與第2期間Δt2的電流值i2的所希望的關(guān)系依賴于將次級側(cè)電路中的第1期間Δt1的有效電流值IL設(shè)定為上述燈電流額定值IL(0)的多少倍，但將這些電流值的比定為i2/i1為不到1/3，較為理想的是定為1/(3n)以下(其中，n＝IL/IL(0)，n＞1)。
關(guān)于上述倍率的設(shè)定，從對液晶顯示面板要求的明亮度的觀點(diǎn)來看，希望研究其下限，從防止熒光燈的性能惡化的觀點(diǎn)來看，希望研究其上限?？紤]了實驗和關(guān)于冷陰極管的文獻(xiàn)的結(jié)果，導(dǎo)出了其推薦的范圍為1.2≤n≤2.5，更為理想的是，1.5≤n≤2.0。
另一方面，在因技術(shù)規(guī)格書的丟失等使得熒光燈的燈電流額定值不明確的情況下，在求出熒光燈的自持放電停止的臨界電流值(有效值)的基礎(chǔ)上，可設(shè)定上述第1期間Δt1中的初級側(cè)電路的交流電流的有效值i1或次級側(cè)電路的交流電流的有效值IL。例如，在次級側(cè)電路的有效電流值為1～2mA的范圍內(nèi)熒光燈的放電停止的情況下，對于該臨界值(或與其對應(yīng)的初級側(cè)電路的交流電流的有效值)，使第1期間Δt1中的次級側(cè)電路的有效電流值i1(或初級側(cè)電路的交流電流的有效值i1)在比其5倍大且10倍以下的值的范圍內(nèi)變化，確認(rèn)液晶顯示裝置的明亮度，設(shè)定為該范圍內(nèi)的某一值即可。
在本實施例中，特別是為了在「Δt1+Δt2」的期間中在「微觀的消耗電能值P1＜宏觀的消耗電能值P2」的條件下使液晶顯示裝置的光源工作，希望也注意控制電路CTRL的次級側(cè)的電壓分配。
對于具有上述的燈電流額定值和燈電壓額定值的熒光燈，參照該技術(shù)規(guī)格書中記載的輸出電流和輸出啟動電壓(Starting Voltage)和能與該控制電路對應(yīng)的熒光燈的管徑和管長，來選擇適合于該工作的控制電路(通常被稱為變換器的產(chǎn)品)。所謂輸出啟動電壓，是在開始與圖1中示出的那樣的控制電路CTRL的次級側(cè)連接的熒光燈等的管球的內(nèi)部的放電方面所需要的電壓。不限于熒光燈，在管球中設(shè)置的一對電極，在其內(nèi)部為無放電狀態(tài)時，在該一對電極間次級側(cè)電路被啟動。在該管球內(nèi)發(fā)生放電時，在該一對電極間暫時地被施加的比燈電壓高的電壓是輸出啟動電壓。在對該一對電極施加輸出啟動電壓的時刻，在次級側(cè)電路中實質(zhì)上不產(chǎn)生電流。因為這一點(diǎn)，在圖7中，在放電開始時和放電開始后不使控制電路CTRL的變壓器TR的次級側(cè)輸出電壓VTR變化的情況下，該控制電路中的輸出啟動電壓相當(dāng)于輸出電壓VTR。
作為冷陰極管(熒光燈的一種)用的控制電路，例示初級側(cè)的直流電源輸入電壓為12V、次級側(cè)的輸出電流為5mA、工作頻率((2)式的ω)為55kHz且輸出啟動電壓各不相同的3種產(chǎn)品A、B、C，關(guān)于在各自的產(chǎn)品的應(yīng)用中被推薦的冷陰極管的管徑和管長如下所述。該產(chǎn)品A、B、C的輸出啟動電壓分別為900V、1200V、1350V。這些產(chǎn)品A、B、C都是與1根冷陰極管對應(yīng)地被設(shè)計的控制電路。與此不同，在具有2.6mmφ或3.0mmφ的管徑(外徑)的冷陰極管的點(diǎn)亮工作中，在該冷陰極管的管長處于60～130mm的范圍內(nèi)的情況下，推薦利用上述產(chǎn)品A，在該冷陰極管的管長處于110～180mm的范圍內(nèi)的情況下，推薦利用上述產(chǎn)品B，在該冷陰極管的管長處于150～220mm的范圍內(nèi)的情況下，推薦利用上述產(chǎn)品C。另一方面，在具有4.1mmφ的管徑(外徑)的冷陰極管的點(diǎn)亮工作中，在該冷陰極管的管長處于60～160mm的范圍內(nèi)的情況下，推薦利用上述產(chǎn)品A，在該冷陰極管的管長處于130～220mm的范圍內(nèi)的情況下，推薦利用上述產(chǎn)品B。
上述的管徑和管長在圖8的冷陰極管中作為由OD和IL示出的部位的尺寸而被定義。從該3種產(chǎn)品的比較可知，該管長越長、或該管徑越小，冷陰極管的放電開始所需要的輸出啟動電壓越上升。不限于在此敘述的冷陰極管用的控制電路，對熒光燈8供給交流電流的電路具有由處于放電工作中的熒光燈顯示出的電阻和與該熒光燈串聯(lián)連接的鎮(zhèn)流電容器或電感等的元件顯示出的電抗構(gòu)成的阻抗。因而，如果比較具有互不相同的輸出啟動電壓的上述3種控制電路，則在各自的變壓器的次級側(cè)輸出電壓和鎮(zhèn)流電容器等的電抗的至少一個位置方面可看到差別。
近年來，隨著液晶顯示裝置的對角線尺寸的擴(kuò)大，例如存在對于對角線尺寸為15英寸的監(jiān)視用液晶顯示裝置中使用管長為310mm的冷陰極管、對于對角線尺寸為18英寸的監(jiān)視用液晶顯示裝置中使用管長為390mm的冷陰極管的趨勢。如果將這些冷陰極管的管徑(外徑)擴(kuò)大為4.1mmφ，則可將被推薦于具有上述的2.6mmφ或3.0mmφ的管徑和處于150～220mm的范圍內(nèi)的管長的冷陰極管的上述產(chǎn)品C作為其交流電流供給電路來使用。
在具備具有5mA的燈電流額定值的、管徑為2.6mmφ、管長為170mm的冷陰極管的圖3(a)、3(b)中示出的液晶顯示裝置的例中，上述的產(chǎn)品B、C的控制電路可利用于各自的冷陰極管。再有，在該液晶顯示裝置中具備的冷陰極管的內(nèi)徑(圖8的ID)為2.0mmφ，對各自的冷陰極管，具備圖5中示出的控制電路。
在使用該液晶顯示裝置、將本發(fā)明的光源點(diǎn)亮設(shè)定為占空比50％、將第1期間Δt1中的燈電流設(shè)定為10mA的例子中，比較產(chǎn)品B和產(chǎn)品C。在使用了產(chǎn)品B的情況下，由于其次級側(cè)電路的電抗較大(鎮(zhèn)流電容器的電容較小)，故以次級側(cè)電路中產(chǎn)生的10mA的燈電流施加到鎮(zhèn)流電容器(電抗元件)上的電壓VC上升。因而，由于施加到冷陰極管的電極間的VR低于在該燈電流10mA的放電中需要的燈電壓，故第1期間Δt1中的冷陰極管的放電變得不穩(wěn)定。該狀況可參照圖7的VTR-VC1的關(guān)系來得到理解。因此，在產(chǎn)品B中，必須或是提高初級側(cè)電路的輸入電壓VIN，或是增加變壓器TR的次級側(cè)線圈的圈數(shù)NS，由此提高變壓器TR的次級側(cè)輸出電壓VTR，使第1期間Δt1中的冷陰極管的放電穩(wěn)定?？蓪⒃撎幹媚M為將圖7中示出的VTR-VC1的關(guān)系改變?yōu)閂TR’-VC1的關(guān)系。另一方面，在使用了產(chǎn)品C的情況下，由于其次級側(cè)電路的電抗小，故對于10mA的燈電流，以某種程度確保施加到冷陰極管的電極間的電壓VR。該狀況可參照圖7的VTR-VC2的關(guān)系來得到理解。此時，即使電壓VR低于冷陰極管的燈電流10mA的放電中所需要的燈電壓，其程度也保持在對冷陰極管的穩(wěn)定的放電來說為容許的范圍內(nèi)。
如果參照圖1的次級側(cè)電路來統(tǒng)一以上的比較，則可得到以下的結(jié)論。對熒光燈8施加的電壓VL作為從變壓器TR的輸出電壓VTR減去對鎮(zhèn)流電容器CB施加的電壓VC的差來決定。對該鎮(zhèn)流電容器等的元件施加的電壓VC與流過次級側(cè)電路的電流(流過產(chǎn)生了放電的熒光燈8內(nèi)的燈電流IL)成正比，與鎮(zhèn)流電容器的電容C0成反比。因此，伴隨增加對熒光燈8供給的燈電流IL，在鎮(zhèn)流電容器CB中產(chǎn)生的電壓VC上升，對熒光燈8施加的燈電壓VL下降。如上所述，在第1期間Δt1中增加對熒光燈8供給的燈電流IL的情況下，在上述次級側(cè)電路中使對熒光燈8施加的燈電壓VL并不顯著地低于適合于由該燈電流IL產(chǎn)生的熒光燈8的穩(wěn)定的放電的燈電壓值(由圖7的「燈電流IL對燈電壓VL」的曲線決定)。
因而，在本發(fā)明的光源工作中，將與熒光燈連接的控制電路的變壓器TR的輸出電壓VTR設(shè)定得比通常的高，或使鎮(zhèn)流電容器CB的電容C0比通常的大，以確保適合于在上述第1期間Δt1中供給的燈電流IL下的熒光燈8的放電的燈電壓VL。在此所說的「通常」的值，是與該熒光燈的持續(xù)工作額定值對應(yīng)地被選擇的控制電路中的變壓器的輸出電壓VTR，是鎮(zhèn)流電容器的電容C0。由于這些值例如與熒光燈的管長相對應(yīng)，故在用具有規(guī)定的管長的熒光燈進(jìn)行本發(fā)明的點(diǎn)亮工作的情況下，推薦利用適合于具有該規(guī)定的值的10％以上、更為理想的是20％以上的管長的熒光燈的持續(xù)工作額定值的控制電路。
再有，上述的熒光燈的燈電流額定值和燈電壓額定值，除了其管長和管徑外，還依賴于其形狀(例如，圓筒狀、或?qū)⑵鋸澢傻腖字狀、U字狀等)。此外，在圖8中示出的圓筒狀的熒光燈的情況下，其燈電流額定值和燈電壓額定值還依賴于熒光燈的長度lL(也稱為燈長)、與燈長方向交叉的剖面中的內(nèi)徑ID與外徑OD的比和密封在其內(nèi)部的氣體(汞等)的量。
熒光燈的保證壽命由在其管內(nèi)的汞的消耗、或因熒光體的性能惡化引起的亮度下降的行進(jìn)狀況來決定。亮度下降的原因中的前者，是基于通過密封在熒光燈內(nèi)的汞蒸氣形成合金(汞齊)而難以發(fā)生激勵涂敷在其內(nèi)壁的熒光體的紫外線的現(xiàn)象。亮度下降的原因中的后者，是基于因涂敷在熒光燈的內(nèi)壁的熒光體的性能惡化、可見光相對于紫外線的發(fā)生量降低的現(xiàn)象。
由對熒光燈的供給功率(燈輸入)P(W)對于熒光燈的管長lL(cm)之比P/lL決定的管壁負(fù)荷越大，熒光體的性能惡化的行進(jìn)越顯著。因此，在冷陰極管中，大多將燈輸入功率設(shè)定成管壁負(fù)荷在0.10～0.15的范圍內(nèi)。但是，在本發(fā)明的光源工作中，在上述第2期間中實際上隔斷了熒光燈內(nèi)部的電流。因而，即使與連續(xù)點(diǎn)亮相比在管壁負(fù)荷高的條件下進(jìn)行上述第1期間中的熒光燈的點(diǎn)亮工作，也能在某種程度上抑制涂敷在其內(nèi)壁的熒光體的性能惡化。例如，將第1期間中的燈輸入P1設(shè)定成管壁負(fù)荷(P1/lL)比0.2W/cm大，較為理想的是，設(shè)定成0.22W/cm以上。此外，最好將第2期間中的燈輸入P2設(shè)定成管壁負(fù)荷為0.1W/cm以下。但是，如果使第1期間中的燈輸入P1過高，則即使在本發(fā)明的光源工作中，也能加速熒光體的性能惡化。因而，在燈輸入P1的設(shè)定方面最好設(shè)置上限，例如將管壁負(fù)荷(P1/lL)抑制在0.3W/cm以下。
《第1期間Δt1和第2期間Δt2的時間設(shè)定》如上所述，在對液晶顯示裝置中具備的熒光燈間歇地供給規(guī)定的燈電流的工作中，在由第1期間Δt1(供給期間)中的燈電流的峰值強(qiáng)度Ip-p與對熒光燈的電極間施加的燈電壓的峰值強(qiáng)度Vp-p計算的電能值P1＝{(Δt1×Ip-p×Vp-p)/2}比在從由上述第1期間和第2期間(點(diǎn)亮停止期間)構(gòu)成1個周期(Δt1+Δt2)中測定的燈電流的有效值Ieff和燈電壓的有效值Veff求出的電能值P2＝(Δt1+Δt2)×(Ieff×Veff)小時，在實驗上確認(rèn)了熒光燈的亮度比在上述第1和第2期間中用上述電能值P2點(diǎn)亮熒光燈時的亮度高。一般來說，由于熒光燈的亮度與對該電極間供給的交流電流的有效值相比，依賴于最大值與最小值的差(峰值強(qiáng)度)，故即使連續(xù)地用上述電能值P2點(diǎn)亮熒光燈時，如果將交流電流的波形設(shè)定成峰值強(qiáng)度比正弦波大，則亮度也得到提高。
但是，按照本發(fā)明，對于液晶顯示裝置中具備的熒光燈，一邊交替地進(jìn)行上述第1期間中的燈電流供給和上述第2期間中的燈電流供給的停止，一邊能提高亮度。為了得到這樣的優(yōu)點(diǎn)，希望考慮上述的第1期間Δt1和第2期間Δt2的時間設(shè)定。如上所述，如果將在第1期間中供給的燈電流設(shè)定成其峰值強(qiáng)度更大，則在熒光燈的亮度上升的同時，其溫度也上升。如果熒光燈的溫度達(dá)到某個值，則熒光燈的亮度轉(zhuǎn)而減少。因而，為了取出與在第1期間中對熒光燈供給的第1電流的波形對應(yīng)的亮度的光而不在光源內(nèi)發(fā)生損耗，希望將第1期間Δt1設(shè)定得比因第1電流的供給引起的熒光燈的溫升到達(dá)某個值所需要的時間短。
關(guān)于作為光源之一被使用的冷陰極管，圖9(a)示出該溫度(管內(nèi)的汞蒸氣壓)與亮度的關(guān)系，以及圖9(b)示出對在前者設(shè)置的一對電極供給的電流與亮度的關(guān)系。不限于冷陰極管，將在熒光燈或氙燈中從因氣體的激勵而發(fā)生的從正柱發(fā)射的光作為光源來利用，上述的熒光燈或氙燈是在管內(nèi)設(shè)置的電極之間通過交流電流、由此激勵密封在管內(nèi)的氣體等來進(jìn)行點(diǎn)亮的。如圖8中所示，正柱Yok具有對于電極間距離lelec在雙方的電極附近生成暗部的亮度分布。在上述冷陰極管中產(chǎn)生的正柱的亮度在電極間為最大(飽和的)的區(qū)域l100或其最大值的90％以上的區(qū)域中，在其外壁上設(shè)置溫度傳感器，作為已被測定的值來示出上述冷陰極管的溫度。
冷陰極管的亮度，如圖9(a)中所示，依賴于其管內(nèi)的汞蒸氣壓、換言之，依賴于管內(nèi)存在的汞蒸氣的量，在該汞蒸氣量為某個值(在該例中，將汞蒸氣壓定為4.7Pa)以下的情況下，隨該汞蒸氣量的增加，管內(nèi)的發(fā)光強(qiáng)度增加，冷陰極管本身的亮度也增加。此外，如圖9(b)中所示，冷陰極管的亮度上升也與對其供給的電流的增加相對應(yīng)。從圖9(a)與圖9(b)的比較可知，由于與對冷陰極管供給的電流的增加相對應(yīng)的冷陰極管內(nèi)部的電子流的增大，冷陰極管內(nèi)的溫度上升，與此相隨，管內(nèi)的汞蒸氣量也增加。但是，如果汞蒸氣量超過上述的某個值，則在管內(nèi)產(chǎn)生的光緩慢地被汞氣體吸收，其結(jié)果，冷陰極管的亮度也轉(zhuǎn)而減少(圖9(a))。該變化即使在圖9(b)中也作為亮度對于供給電流的飽和而呈現(xiàn)出來。這樣的現(xiàn)象不限于冷陰極管或汞蒸氣，只要在光源(管球)在其內(nèi)部包含激勵材料的情況下，都可看到該現(xiàn)象。例如，在氙燈中也產(chǎn)生與冷陰極管同樣的現(xiàn)象。
對于這樣的現(xiàn)象，在本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的點(diǎn)亮工作中，通過在上述第2期間ΔtII中實質(zhì)上停止上述的第1期間ΔtI中的對熒光燈的燈電流供給(圖1中的次級側(cè)電路的電流)，在第2期間中使在第1期間中已上升的熒光燈的溫度冷卻，在使熒光燈內(nèi)的汞氣體量相對于上述某個值充分地降低后，再次開始對熒光燈的燈電流供給(下一個周期中的第1期間的工作)。由此，在每個周期中重復(fù)進(jìn)行的第1期間的工作中，對熒光燈供給具有在熒光燈的連續(xù)點(diǎn)亮中導(dǎo)致其亮度下降那樣的峰值強(qiáng)度交流電流，在第1期間中分別以高亮度使熒光燈點(diǎn)亮。
另一方面，在第2期間中，熒光燈的亮度從在第1期間中已達(dá)到的高的值轉(zhuǎn)而減少。但是，從實驗上發(fā)現(xiàn)，測定了將該熒光燈納入到液晶顯示裝置中后從液晶顯示面板射出的光的強(qiáng)度的結(jié)果，在液晶顯示面板的被進(jìn)行白顯示的區(qū)域中的亮度減少因熒光燈的余輝的緣故延遲了預(yù)想的值以上。在圖10的亮度曲線中將示出該狀況(其細(xì)節(jié)在后面敘述)。
如上所述，在熒光燈中，利用對其供給的上述燈電流激勵密封在其內(nèi)部的汞蒸氣而產(chǎn)生紫外線，用該紫外線激勵涂敷在熒光燈內(nèi)壁上的熒光體，使可見光發(fā)生。
利用表示圖11(a)的輸入到液晶顯示裝置中的同步信號(圖像信息的傳送時序)、圖11(b)的液晶顯示裝置的一個像素中的圖像顯示信號、圖11(c)的液晶顯示裝置的背光(光源)的點(diǎn)亮信號和圖11(d)的從液晶顯示裝置的背光單元(光源單元)發(fā)射的光的亮度波形的圖來說明本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源驅(qū)動的一例。背光的點(diǎn)亮信號作為重復(fù)時間ΔtI+ΔtII部分的工作周期的波形來示出，其中，在上述時間ΔtI+ΔtII中，在上述初級側(cè)電路中在ΔtI的時間(第1期間)內(nèi)通過變壓器TR對光源供給第1電流iI，其次，在ΔtII的時間(第2期間)內(nèi)通過變壓器TR對光源供給比該第1電流iI小的第2電流iII。
在該例中，以將ΔtI和ΔtII設(shè)定成相等的50％的占空比對光源供給電流，將第2電流iII的值抑制為大致0mA。但是，如上所述，只要第2電流iII不超過某個值，在次級側(cè)電路中就不產(chǎn)生電流。如果設(shè)想利用圖11(c)中示出的初級側(cè)電路中的背光點(diǎn)亮信號的波形在上述工作周期中對光源連續(xù)地(不管在第1和第2期間內(nèi)，都是恒定的)供給光源所消耗的功率，則其中所需要的電流值(在此，為初級側(cè)電路)作為上述第1電流iI和上述第2電流iII的中間值iconst在圖中示出。但是，在上述工作周期的多個部分的時間內(nèi)，如果連續(xù)地流過iconst的電流值，則光源的溫度逐漸地上升，在光源內(nèi)部，光緩慢地?fù)p耗掉。因此，與圖11(c)的電流iconst相當(dāng)?shù)牧炼缺活A(yù)測為與Iconst(虛線)相當(dāng)，其中，上述Iconst是作為在圖11(d)中與第1電流iI相當(dāng)?shù)牧炼?接受了第1電流的光源在第1期間內(nèi)達(dá)達(dá)的亮度值)I1與與第2電流iII相當(dāng)?shù)牧炼?接受了第2電流的光源在第2期間內(nèi)達(dá)到的亮度值)III的中間值來示出，而實際上亮度卻被顯示出比該中間值低的Iconst’(實線)的值。此外，由于伴隨時間的經(jīng)過，光源的溫度上升，Iconst(虛線)與Iconst’(實線)的差從ΔI1到ΔI2緩慢地擴(kuò)大。光源的亮度的預(yù)測值與實測值的偏離隨時間經(jīng)過而變大，這是因為，如使用圖9(a)、9(b)已說明的那樣，由于熒光燈(冷陰極管)的溫度上升，在其內(nèi)部存在的激勵物質(zhì)(汞或鹵素分子等)增加，由此產(chǎn)生的光的吸收量增大。
但是，如圖11(d)的第1期間ΔtI中的背光亮度波形所示那樣，如果從停止了對光源(冷陰極管等)的電流供給的狀態(tài)開始對其供給電流iI，則其亮度緩慢地上升。從這一點(diǎn)可知，相對于該電流的供給開始時刻來說，以某種延遲來引發(fā)對冷陰極管供給了規(guī)定的電流時的管內(nèi)溫度的上升。
但是，如果考慮液晶顯示裝置中的圖像數(shù)據(jù)信號的改寫周期、例如在60Hz下的16.7msec、在120Hz下的8.4msec(這些值適合于動畫顯示)，則雖然希望將上述光源的工作周期設(shè)定成該周期以下，但從實驗上發(fā)現(xiàn)，如果與該工作周期對應(yīng)地設(shè)定上述第1和第2期間ΔtI、ΔtII的時間分配和上述第1和第2電流iI、iII，則可抑制因上述光源的溫度上升而引起的亮度的下降。
以下敘述使用由上述定義得到的燈電流額定值6mA的冷陰極管、在連續(xù)地和間歇地點(diǎn)亮該冷陰極管的情況下與冷陰極管的壁面溫度相關(guān)地進(jìn)行了實驗的結(jié)果。在哪一個實驗中，都測定了從光源(冷陰極管)通過了液晶顯示面板的像素的光強(qiáng)作為液晶顯示面板的亮度。
液晶顯示面板的亮度測定的前提條件如下所述。
液晶顯示面板的亮度測定依據(jù)EIAJ(日本電子機(jī)械工業(yè)會規(guī)格)的ED-2522中規(guī)定的條件來進(jìn)行，從對可見光區(qū)域(380nm～780nm)中的每個波長的光譜強(qiáng)度進(jìn)行了視覺靈敏度校正(換算為人眼實際感覺的光量)得到的結(jié)果來導(dǎo)出。將液晶顯示裝置放置在暗室中，使亮度計離開液晶顯示面板PNL50cm，且相對于其顯示區(qū)域垂直地配置來實施該測定。作為在進(jìn)行這樣的測定方面合適的亮度計，例如推薦利用Photo-Research公司制造的PR704型。按照該裝置，可將每單位立體角的光束的值作為不依賴于測定距離或測定面積的值來求出亮度。此外，例如也可分別測定上述ΔtI+ΔtII的部分的工作周期那樣的所希望的時間中的亮度的積分值、該時間中的亮度的變動和液晶顯示元件的顯示畫面內(nèi)的亮度分布。
上述的亮度測定，也可應(yīng)用于后述的對比度測定，用液晶顯示面板的「使整個顯示畫面為白顯示時的亮度/使整個顯示畫面為黑顯示時的亮度」的比來求出該值。不限于該測定方法，例如也可對液晶顯示面板傳送使液晶顯示面板的顯示畫面的一部分為白顯示(對該部分中存在的像素組發(fā)送使這些像素組的光透射率為最大的圖像信號)、而且使液晶顯示面板的顯示畫面的另一部分為黑顯示(對該另一部分中存在的像素組發(fā)送使這些像素組的光透射率為最小的圖像信號)的測試圖形信號、從其顯示畫面的圖像作為由屬于前者的規(guī)定的數(shù)目的像素構(gòu)成的區(qū)域的亮度與由屬于后者的、與前者的規(guī)定的數(shù)目相同的像素構(gòu)成的區(qū)域的亮度的比來求出對比度。
在冷陰極管的正柱(在熒光燈中特征性的發(fā)光區(qū)域)產(chǎn)生的部分(在圖8中，作為1100示出的區(qū)域)的管表面(外壁)上設(shè)置熱敏電阻，測定了光源(冷陰極管)的壁面溫度。
依據(jù)以上的亮度測定方法，首先敘述從以燈電流額定值為6mA連續(xù)地工作的光源(冷陰極管)發(fā)射且透過液晶顯示面板的顯示畫面中的已進(jìn)行了白顯示的像素(組)的光的亮度，另外敘述光源的壁面溫度。
(1)在40℃的壁面溫度下，從點(diǎn)亮開始約150秒，亮度飽和，在經(jīng)過了200秒后，也未看到亮度減少。
(2)在60℃的壁面溫度下，從點(diǎn)亮開始約15秒，亮度顯示出最大值，其后，亮度緩慢地減少，在經(jīng)過了200秒后，達(dá)到最大值的90％。
(3)在80℃的壁面溫度下，從點(diǎn)亮開始約10秒，亮度顯示出最大值，在其后的約10秒間，亮度急劇地減少到最大值的80％，以后，從點(diǎn)亮開始經(jīng)過了200秒后，亮度緩慢地減少。
如果比較以上的結(jié)果，則從光源的點(diǎn)亮工作開始200秒后的亮度在(2)壁面溫度60℃下為最高，但如果比較點(diǎn)亮開始后200秒內(nèi)的亮度的最大值，則(3)壁面溫度80℃下呈現(xiàn)最高的值。光源的壁面溫度大致與光源內(nèi)部的溫度相對應(yīng)，其值隨對上述的光源供給的電流而上升。比較研究了該事實和上述實驗結(jié)果后的結(jié)果，本發(fā)明人等作了下述構(gòu)思例如在有限的時間內(nèi)對光源供給使壁面溫度達(dá)到80℃的電流，每當(dāng)壁面溫度達(dá)到60℃時一度停止電流供給，在壁面溫度為40℃以下的時刻，再次對光源供給電流，由此，即使從光源的點(diǎn)亮工作開始經(jīng)過200秒，也可使液晶顯示面板的亮度比上述比較實驗的(2)高。根據(jù)該構(gòu)思，提出了下述的光源的點(diǎn)亮方法，即，重復(fù)進(jìn)行在第1期間ΔtI中對冷陰極管供給比其燈電流額定值大(例如其約2倍的)第1電流iI，其后，在第2期間內(nèi)供給比該第1電流iI小的第2電流iII的值的工作，確認(rèn)了有關(guān)由此引起的冷陰極管的亮度的上升和該溫度的上升的抑制的效果。
與上述的實驗同樣地在下述情況下進(jìn)行了比較各自的亮度的實驗，即，使用燈電流額定值為6mA的冷陰極管，用燈電流6mA、10mA分別連續(xù)地點(diǎn)亮上述冷陰極管的情況(點(diǎn)亮占空比100％)和在上述第1期間ΔtI＝10msec內(nèi)對其分別供給燈電流6mA、10mA，且在上述第2期間ΔtII＝6.7msec內(nèi)停止燈電流的供給，重復(fù)進(jìn)行上述工作使其熄滅點(diǎn)亮(點(diǎn)亮占空比60％)。該實驗結(jié)果的一部分(在燈電流6mA下的連續(xù)點(diǎn)亮和燈電流10mA下的熄滅點(diǎn)亮的比較)，如已在「光源的控制電路」的說明中引用的那樣，由于燈電流10mA的熄滅點(diǎn)亮的消耗功率和在得到100cd的亮度方面所需要的功率的任一值都低，故比燈電流6mA下的連續(xù)點(diǎn)亮好。
在比較實驗中，使用在顯示畫面的對角線尺寸為15英寸的IPS型(面內(nèi)開關(guān)型、...也稱為水平電場型)的液晶顯示面板中組合了配置如圖3(b)中所示的8根外徑為2.6mmφ、內(nèi)徑為2.0mmφ的冷陰極管的光源單元的液晶顯示裝置，測定了該液晶顯示面板的顯示畫面中的白顯示區(qū)域的亮度。此外，8根冷陰極管的熄滅點(diǎn)亮與各自的冷陰極管的通斷時序相一致。
圖12(a)是有別于點(diǎn)亮占空比(60％和100％)而對分別對光源(冷陰極管)供給6mA、10mA的燈電流時的從點(diǎn)亮工作開始60分后的液晶顯示面板(白顯示部分)的測定亮度進(jìn)行作圖的結(jié)果。此外，圖12(b)是有別于點(diǎn)亮占空比(60％和100％)而對分別對光源供給6mA、10mA的燈電流時的從點(diǎn)亮工作開始60分后的光源(冷陰極管)的壁面溫度進(jìn)行作圖的結(jié)果。在圖12(a)中示出的液晶顯示面板的亮度中，點(diǎn)亮占空比60％-燈電流10mA的曲線6a與點(diǎn)亮占空比100％-燈電流6mA的曲線6b呈勢均力敵的關(guān)系。但是，如圖12(b)中所示，點(diǎn)亮占空比60％-燈電流10mA的曲線6a表示的冷陰極管的壁面溫度比點(diǎn)亮占空比100％-燈電流6mA的曲線6b表示的冷陰極管的壁面溫度低。
再者，在圖13(a)、13(b)中分別示出由點(diǎn)亮占空比60％-燈電流10mA導(dǎo)致的冷陰極管的熄滅點(diǎn)亮和由點(diǎn)亮占空比100％-燈電流6mA導(dǎo)致的冷陰極管的連續(xù)點(diǎn)亮的從點(diǎn)亮工作開始經(jīng)過90分的亮度和冷陰極管的壁面溫度的推移。在任一情況下，面板亮度在點(diǎn)亮工作開始后顯示出最大值(在熄滅點(diǎn)亮中，約420cd/m2，在連續(xù)點(diǎn)亮中，約470cd/m2)，其后，轉(zhuǎn)而減少，但如果比較點(diǎn)亮工作開始后60分的值(在熄滅點(diǎn)亮中，約390cd/m2，在連續(xù)點(diǎn)亮中，約420cd/m2)，則得知，與連續(xù)點(diǎn)亮中的亮度減少率(11％)相比，熄滅點(diǎn)亮中的亮度減少率(7％)少。此外還得知，在點(diǎn)亮工作開始后90分時，連續(xù)點(diǎn)亮的亮度依然繼續(xù)減少，而熄滅點(diǎn)亮的亮度保持在點(diǎn)亮工作開始后60分的值。
如果將點(diǎn)亮工作開始后60分的液晶顯示裝置的光源消耗的功率P(W)與進(jìn)行了白顯示的液晶顯示元件的有效顯示區(qū)域(像素組)的亮度Lmax(cd)的比率P/Lmax作為每100cd的值來求出，則在由點(diǎn)亮占空比60％-燈電流10mA導(dǎo)致的冷陰極管的熄滅點(diǎn)亮中，為7.4W/100cd，在由點(diǎn)亮占空比100％-燈電流6mA導(dǎo)致的冷陰極管的連續(xù)點(diǎn)亮中，為8.1W/100cd。從這一點(diǎn)得知，由點(diǎn)亮占空比60％-燈電流10mA導(dǎo)致的冷陰極管的熄滅點(diǎn)亮對每個面板亮度平均所需要的功率低8.6％。該不到10％的每面板亮度100cd平均所需要的功耗的差促進(jìn)熄滅點(diǎn)亮中的冷陰極管(光源)的壁面溫度的穩(wěn)定，如果該至少為5％、或7％以上的差，則冷陰極管的亮度大體變得穩(wěn)定。
因而，如果將上述的說明和「光源的控制電路」的說明合在一起，則按照由點(diǎn)亮占空比60％-燈電流10mA導(dǎo)致的冷陰極管的熄滅點(diǎn)亮，能得到下述優(yōu)點(diǎn)可抑制為得到規(guī)定的液晶顯示面板的亮度所需要的功率，而且也可抑制點(diǎn)亮工作開始后的亮度變動。特別是，液晶顯示面板的亮度的變動小、在從點(diǎn)亮工作開始60分以后大體為恒定的優(yōu)點(diǎn)，在將該液晶顯示面板組裝在電視機(jī)中、提供2小時或比其長的影片或紀(jì)錄片節(jié)目的視聽方面，可大幅度地減少該用戶的視覺負(fù)擔(dān)。
光源的熄滅點(diǎn)亮的占空比也由液晶顯示裝置的用途來決定，但從經(jīng)驗上說，定為80％以下即可。此外，可一邊依次增加該占空比、一邊使第1電流減少，使光源連續(xù)點(diǎn)亮，相反，也可逐漸減小占空比，而達(dá)到液晶顯示裝置在不使用時的非點(diǎn)亮狀態(tài)。在圖14中示出適合于這樣的工作的控制電路的一例。
來自液晶顯示裝置本體或安裝液晶顯示裝置的電視機(jī)或計算機(jī)等的直流電源電壓(例如，12V)通過輸入端子20輸入到控制電路中。利用調(diào)光電路23將直流電源電壓變換為與應(yīng)對光源施加的電壓相對應(yīng)的直流電壓，利用設(shè)置在次級的變換電路21變換為交流電壓。將該交流電壓送到變壓器22中。到此為止的電路結(jié)構(gòu)與參照圖1已敘述的初級側(cè)電路相當(dāng)。變壓器22將上述交流電壓升壓為在光源(冷陰極管等的管球)的點(diǎn)亮方面充分高的電壓，送給光源(熒光燈)8。從該變壓器22到熒光燈8為止的電路結(jié)構(gòu)與已敘述的次級側(cè)電路相同。
在實施本發(fā)明的光源的熄滅點(diǎn)亮的情況下，間歇地將上述直流電源電壓供給后級的電路以提供對光源供給的電流值。因此，在變換電路21的前級的例如調(diào)光電路23內(nèi)設(shè)置對直流電源電壓進(jìn)行斬波的開關(guān)元件24。在用直流電源電壓的斬波或隔斷來設(shè)定上述的第2電流的情況下，設(shè)置開關(guān)控制電路25。也可在開關(guān)控制電路25中設(shè)置在液晶顯示裝置的維修方面具備的、能從控制電路的外部輸入圖像顯示條件那樣的信號端子。
如參照圖7已說明的那樣，為了利用規(guī)定的燈電流IL在次級側(cè)電路中使熒光燈(冷陰極管)穩(wěn)定地放電，在該燈電流值中，使「燈電流IL對燈電壓VL的曲線」(由熒光燈決定)與「燈電流IL對“變壓器輸出電壓-鎮(zhèn)流電容器電壓的電位差(VTR-VC)”的曲線」(由變換器輸出電壓和鎮(zhèn)流電容器的電容決定)交叉這一點(diǎn)是很重要的。因而，由顯示圖像并用熒光燈的燈電流額定值連續(xù)地使燈點(diǎn)亮或用比其大的燈電流使其熄滅點(diǎn)亮的情況下，希望使后者中使用的鎮(zhèn)流電容器的電容(C0’)比前者的電容(C0)大。因而，如圖14中所示，也可在次級側(cè)電路中并聯(lián)地設(shè)置電容值不同的電容器，在熒光燈8的連續(xù)工作時和點(diǎn)亮熄滅工作時選擇某一個電容器。按照該結(jié)構(gòu)，由于可將連續(xù)點(diǎn)亮?xí)r的燈電流IL抑制到必要的水平，故不會在必要的程度以上損害熒光燈8的壽命，此外，對于燈電流IL的增減，可穩(wěn)定地點(diǎn)亮熒光燈8。如果著眼于根據(jù)熒光燈的連續(xù)點(diǎn)亮和熄滅點(diǎn)亮的切換或熄滅點(diǎn)亮的占空比切換來增減燈電流IL，則如圖14中所示，如果以用附屬于進(jìn)行點(diǎn)亮工作的切換(連續(xù)/點(diǎn)亮熄滅、或占空比切換)的開關(guān)控制電路25或與其連動的燈電流切換開關(guān)25a來選擇次級側(cè)電路的電容器的方式來構(gòu)成控制電路，則是方便的。圖示的次級側(cè)電路的電容器作成2個并聯(lián)，但在根據(jù)占空比微細(xì)地調(diào)整燈電流IL的情況下，也可設(shè)置3個或3個以上的多個并聯(lián)的電容值不同的電容器。
另一方面，也可不改變鎮(zhèn)流電容器的電容(C0)而切換燈電流IL。此時，如圖7中所示，相對于燈電流的增加，使變壓器TR的次級側(cè)輸出電壓VTR上升到VTR’。為此，或是在變壓器的初級側(cè)輸入部分中設(shè)置開關(guān)(選擇器)，以便根據(jù)燈電流來選擇變壓器的初級側(cè)圈數(shù)，或是提高初級側(cè)直流電源的電壓本身，利用開關(guān)元件24與燈電流的值相一致地通過斬波來調(diào)整初級側(cè)電路的電壓，或者在初級側(cè)直流電源電路的輸入端子上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置附加的電壓源，與燈電流的值相一致地使對于初級側(cè)電路的輸入電壓增減。
另一方面，有時光源的溫度隨使用液晶顯示裝置的環(huán)境而顯示出不測的變動。因而，希望根據(jù)光源的溫度改變該點(diǎn)亮熄滅工作的占空比，或調(diào)整燈電流。在該觀點(diǎn)中，在圖15中示出適合于實施本發(fā)明的控制電路的一例。由在其中設(shè)置的電流計26測定與光源的溫度對應(yīng)的上述次級側(cè)電路中的電流變動，送給電壓調(diào)光方式的調(diào)光電路23。由此來調(diào)整上述第1和第2電流值。此外，也將從電流計26送出的上述電流變動的數(shù)據(jù)送給上述開關(guān)控制電路25，以調(diào)整對光源供給第1和第2電流iI、iII的時間的分配(占空比)。也可用上述開關(guān)控制電路25來調(diào)整第1和第2電流值iI、iII?？稍诠庠吹谋诿嫔显O(shè)置熱敏電阻或熱電偶、作為光源的壁面溫度來監(jiān)視，此外，也可在光源的附近設(shè)置受光元件(光電二極管等)、作為從光源的壁面發(fā)射的光強(qiáng)來監(jiān)視，以代替利用在次級側(cè)電路中的電流來監(jiān)視光源的溫度。
在使用圖14和圖15中分別示出的控制電路或根據(jù)其設(shè)計的其它的控制電路的某一種的情況下，關(guān)于占空比的切換，希望注意使規(guī)定的重復(fù)周期(上述第1期間ΔtI和上述第2期間ΔtII之和)為恒定或不超過該期間的某個時刻。其根據(jù)是因為，在應(yīng)用了本發(fā)明的光源的點(diǎn)亮熄滅的液晶顯示裝置中，進(jìn)行與陰極射線管等的陰極射線管型顯示裝置的脈沖掃描類似的圖像重放。在脈沖掃描中，如果其頻率低于某個水平，則產(chǎn)生顯示畫面的閃爍的問題。在將熒光燈用作家庭電氣化產(chǎn)品的照明裝置的情況下也出現(xiàn)該問題。在本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的點(diǎn)亮工作中，推薦這樣來設(shè)定上述第1期間(點(diǎn)亮期間)ΔtI和上述第2期間(熄滅期間)ΔtII，使該頻率不低于40Hz。因而，希望將由第1期間ΔtI和第2期間ΔtII構(gòu)成的熄滅點(diǎn)亮工作的1個周期抑制在25msec以下。在液晶顯示裝置、特別是使用有源矩陣型的驅(qū)動方式的機(jī)種中，顯示出在1幀期間(對全部像素的數(shù)據(jù)寫入中所需要的時間)中與每個像素對應(yīng)的液晶層的光透射率大體保持恒定的所謂維持型的圖像顯示工作。因而，即使1幀期間與光源的熄滅點(diǎn)亮工作的周期不同，或相位互相偏移，在圖像顯示工作中實質(zhì)上也沒有發(fā)生障礙。因此，在繼續(xù)進(jìn)行在規(guī)定的第1期間ΔtI中對光源供給第1電流流iI、并且在規(guī)定的第2期間ΔtII中停止對光源的電流供給的點(diǎn)亮熄滅工作中，即使光源的溫度上升、在熄滅點(diǎn)亮工作的1個周期中的亮度下降，通過只延長分配給第2期間ΔtII的時間、降低熄滅點(diǎn)亮的占空比，也可將該1周期中的光源的亮度保持為所希望的水平。
如上所述，按照本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源點(diǎn)亮方法，由于在上述第2期間ΔtII中在次級側(cè)電路內(nèi)不產(chǎn)生燈電流，故預(yù)期光源的亮度要下降。此外，在作為上述第1期間ΔtI和上述第2期間ΔtII之和而示出的熄滅點(diǎn)亮的1個周期ΔtI+ΔtII中，限于該第1期間中連續(xù)地流過第1電流的情況的該交流電流的有效值IIeff與對于該電流供給的燈電壓值(光源的電極間被施加的交流電壓的有效值)VIeff和該1周期的時間ΔtI的乘積IIeff×VIeff×ΔtI與在該1個周期中在次級側(cè)電路中連續(xù)地流過交流電流的情況的該交流電流的有效值ICeff與對于該電流供給的燈電壓值(光源的電極間被施加的交流電壓的有效值)VCeff和該1周期的時間的乘積ICeff×VCeff×(ΔtI+ΔtII)相等的情況下，預(yù)測從處于這些點(diǎn)亮工作中的雙方的光源在上述1個周期內(nèi)發(fā)射的光強(qiáng)的積分值在理論上相等，或在第1期間的開頭在亮度的上升中需要時間的熄滅點(diǎn)亮中的光源的亮度積分值比連續(xù)點(diǎn)亮中的光源的亮度積分值低。但是，如果如圖1中所示那樣將這雙方的光源與有源矩陣型的液晶顯示元件組合起來，使各自的液晶顯示元件的光透射率(例如，液晶顯示元件的液晶層的取向狀態(tài))相一致，比較透過各自的液晶顯示元件的光的亮度(以下，稱為面板亮度)的上述1個周期中的積分值，則可得到下述那樣的結(jié)果。
(4)如果測定透過各自的液晶顯示元件的處于白顯示狀態(tài)的像素的光，則組裝到熄滅點(diǎn)亮的光源中的液晶顯示元件的亮度積分值比組裝到連續(xù)點(diǎn)亮的光源中的液晶顯示元件的亮度積分值大。
(5)如果測定透過各自的液晶顯示元件的處于黑顯示狀態(tài)的像素的光，則組裝到熄滅點(diǎn)亮的光源中的液晶顯示元件的亮度積分值為組裝到連續(xù)點(diǎn)亮的光源中的液晶顯示元件的亮度積分值的約一半。
這樣，通過進(jìn)行本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮，與使光源連續(xù)點(diǎn)亮的情況相比，可使應(yīng)進(jìn)行白顯示的像素的亮度變高，使應(yīng)進(jìn)行黑顯示的像素的亮度變低。換言之，利用本發(fā)明的光源的熄滅點(diǎn)亮，無論在靜止圖像、運(yùn)動圖像的任一圖像中，均可實現(xiàn)使液晶顯示裝置的顯示圖像的對比度比現(xiàn)有的光源的熄滅點(diǎn)亮的對比度有很大的提高。
再有，在得到了上述(4)和(5)的結(jié)果的實驗中使用的有源矩陣型的液晶顯示元件中，例如如特開平9-33951號(和其對應(yīng)的美國專利第5,847,781號)中所示那樣，在每個像素中設(shè)置有源元件(例如，薄膜晶體管)，通過該元件對在每個像素中設(shè)置的像素電極供給圖像信號(電壓信號)。因而，每個像素的光透射率由對應(yīng)于對像素電極供給的圖像信號的電壓與夾住液晶層與像素電極相對的對置電極(也稱為共用電極)的電壓之差造成的液晶層內(nèi)的液晶分子的取向來決定。所謂處于上述的白顯示狀態(tài)的像素，指的是將使存在于在其上設(shè)置的像素電極與對置電極之間的液晶層的光透射率(在圖1中示出的液晶顯示面板的主面的法線方向上傳播的光的透射率)為最大的圖像信號供給了在其中設(shè)置的有源元件的像素。此外，所謂處于上述的黑顯示狀態(tài)的像素，指的是將使存在于在其上設(shè)置的像素電極與對置電極之間的液晶層的光透射率為最小的圖像信號供給了在其中設(shè)置的有源元件的像素。
關(guān)于利用本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮可得到上述的(4)結(jié)果的原因，參照圖10，如下那樣來說明。
圖10是示出將上述第1期間ΔtI和上述第2期間ΔtII設(shè)定為相同的時間(ΔtI＝ΔtII，占空比為50％)并使組裝在液晶顯示元件中的光源進(jìn)行了熄滅點(diǎn)亮?xí)r的白顯示狀態(tài)的亮度變動的曲線圖。將熄滅點(diǎn)亮的1個周期(ΔtI+ΔtII)設(shè)定為16.7msec。從該曲線圖可知，第2期間中的亮度并不急劇地到達(dá)0，為了衰減到第1期間的結(jié)束時刻(第2期間的開頭)中的亮度的10％，需要相當(dāng)于該第2期間的80～90％的時間。因而，作為被顯示出亮度變動的曲線圖與時間軸(作為表示亮度為0的線來顯示)包圍的區(qū)域的面積而被估計的亮度的積分值即使在第2期間ΔtII中相對于第1期間ΔtI的值來說，也成為不能忽略的值?？烧J(rèn)為，圖10中示出的使光源熄滅點(diǎn)亮?xí)r的液晶顯示元件的亮度變動的曲線圖中，將第1期間中的對光源的規(guī)定的燈電流的供給在其之后的第2期間中隔斷，在從該第2期間到在其之后的另一個第1期間(下一個熄滅點(diǎn)亮周期)中，再次供給對光源的該規(guī)定的燈電流，由此，顯示出圖4(a)中示出的初級側(cè)電路的直流電流波形那樣的矩形的波形。但是，因為光源對于燈電流的供給開始的響應(yīng)的延遲(在熒光燈中，從圖13(a)、13(b)的亮度曲線的時刻0開始的上升中可看到)，即使在第1期間的任一前半部分中，亮度也并不急劇地上升，相應(yīng)地預(yù)測亮度積分值也變小。但是，實際上在第2期間中可得到彌補(bǔ)在第1期間的前半部分中的亮度積分值的損失以上的大小的亮度積分值。
第2期間ΔtII中的亮度積分值(圖10的灰色部分)來源于這種有很大代表性的光源所產(chǎn)生的余輝(After Glow)。如果以熒光燈為例，則在隔斷了對熒光燈供給的燈電流后，有通過殘留在熒光燈內(nèi)發(fā)生的汞原子的激勵劑或離子而產(chǎn)生余輝的情況，也有被這些激勵劑或離子激勵的熒光物質(zhì)(被涂敷在熒光燈的內(nèi)壁上)保持激勵狀態(tài)而產(chǎn)生余輝的情況。關(guān)于由前者產(chǎn)生的余輝，汞原子的激勵劑或離子的壽命(在此，在隔斷了燈電流后到激勵劑或離子消失為止所需要的時間)為10-8sec(秒)左右，非常短，由此引起的發(fā)光也急劇地衰減。另一方面，關(guān)于由后者產(chǎn)生的余輝，根據(jù)熒光物質(zhì)的組成，到該發(fā)光完全地消失為止，有時需要1sec或更長的時間。
例如在「照明工學(xué)」(電氣學(xué)會發(fā)行，歐姆社1999年刊行的第23版)的第79頁中記載了涂敷在含冷陰極管的熒光燈的內(nèi)壁上的熒光物質(zhì)。其中，鹵素磷酸鈣3Ca3(PO4)2CaFCI/Sb，Mn(白色)、銪激活鋁酸鋇·鎂BaMg2Al16O27/Eu(藍(lán))、銪激活鍶·鈣·鋇氯硼磷酸鹽(Sr，Ca，Ba)10(PO4)6Cl2-nB2O3/Eu(藍(lán))、鈰·鋱激活鋁酸鎂MgAl11O19/Ce，Tb(綠)、鈰·鋱激活硅磷酸鑭La2O3-0.2SiO2-0.9P2O5/Ce，Tb(綠)、銪激活氧化釔Y2O3/Eu(紅)作為熒光燈用的熒光物質(zhì)廣泛地被使用。這些熒光物質(zhì)都作為熒光晶體/激活劑來標(biāo)記，激活劑在熒光物質(zhì)中的其濃度或其種類、與熒光晶體的燒結(jié)(合成)條件下決定熒光物質(zhì)的余輝特性等。在特開平8-190894號公報中公開了加快由熒光物質(zhì)產(chǎn)生的余輝的衰減的技術(shù)，在特開平11-144685號公報中公開了延遲其衰減的技術(shù)。
即使不使用這些公報中記載的特別的技術(shù)，也能實現(xiàn)圖10中示出的因余輝引起的第2期間中的亮度衰減的延遲，即使將在其內(nèi)壁上涂敷了以上列舉的那樣的熒光物質(zhì)的市售的熒光燈或液晶顯示裝置用冷陰極管作為光源來使用，其余輝消失的時間只要比25msec(如上所述，在抑制顯示圖像的閃爍的基礎(chǔ)上，在第2期間中容許的最大的時間值)長，就不會損害本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮帶來的效果。如果如圖10中所示那樣考慮余輝的強(qiáng)度隨時間以對數(shù)函數(shù)的方式衰減，則希望打算設(shè)定的第2期間的1/2的時間經(jīng)過后的亮度為第2期間的開始時刻的亮度的10％以上。
另一方面，參照圖16(a)-16(d)，如下述那樣說明由于本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮而得到上述的(5)的結(jié)果的原因。
在圖16(a)中示出使該光源成為本發(fā)明的熄滅點(diǎn)亮狀態(tài)來測定的結(jié)果作為由本發(fā)明人等提出的特愿平11-282641號(其對應(yīng)的美國專利申請第09/658,989號)申請的液晶顯示裝置的驅(qū)動方法得到的亮度波形，以及圖16(b)中示出使該光源成為連續(xù)點(diǎn)亮狀態(tài)來測定的結(jié)果。在圖的各自的上側(cè)示出的黑、明、黑的記載指的是相對于時間軸(橫軸)使液晶顯示元件的畫面為黑顯示的期間和比其明亮的顯示(與白顯示相比為暗的明顯示)的期間，圖16(a)中的顯示時序與圖16(b)中顯示時序大體相同。在該液晶顯示裝置的驅(qū)動中，像素的明顯示工作(也包含白顯示)中的其光透射率相對于時間軸被調(diào)制為鋸齒狀。因此，在使光源連續(xù)地點(diǎn)亮的圖16(b)的白顯示時的亮度中也呈現(xiàn)明暗的變動。這樣的明顯示中的圖像信號波形，在運(yùn)動圖像顯示中，特別是在不會使運(yùn)動物體在其軌跡上產(chǎn)生殘像來顯示的方面，是有效的。
如果比較圖16(a)和圖16(b)的黑顯示時的亮度，則可知前者的亮度平均值為后者的亮度的一半。即使對液晶顯示元件的像素供給黑顯示的圖像信號，只要光源點(diǎn)亮，其光也少量地通過像素而漏泄。因此，相對于亮度在理論上為0的暗電平，在與黑顯示對應(yīng)的期間中，圖16(b)的亮度波形只顯現(xiàn)1.2cd/m2。與此不同，相對于暗電平，在上述第1期間中，圖16(a)的亮度波形也顯現(xiàn)約1.2cd/m2，而在第2期間中顯示出非常接近于暗電平的亮度。在該第2期間的亮度測定值中，由于也受到測定裝置的暗電流的影響，故可以說實際上幾乎處于暗電平。因而，如果在圖16(a)的本發(fā)明的光源的熄滅點(diǎn)亮的周期中進(jìn)行積分，則為0.6cd/m2(亮度平均值)。本發(fā)明的光源的熄滅點(diǎn)亮之所以如上述那樣能抑制黑顯示圖像的亮度，可認(rèn)為是由于在上述第2期間中在光源中產(chǎn)生的余輝因縮小像素的光透射率而幾乎消失所引起的。
根據(jù)上述(4)和(5)的結(jié)果，如圖16(d)中所示那樣，與本發(fā)明的光源的熄滅點(diǎn)亮帶來的顯示圖像的對比度CR的上升效果統(tǒng)一起來。另一方面，圖16(c)顯示出上述日經(jīng)電子學(xué)雜志(1999.11.15)中記載的技術(shù)中的對比度CR的特征。比較圖16(d)與圖16(c)也可知，本發(fā)明在一幀的圖像顯示中，由于可擴(kuò)展亮度的最大值與最小值之差，故即使在靜止圖像中，也能以600∶1或更高的對比度來顯示。換言之，在液晶顯示裝置中，通過本發(fā)明中的方法使其中所備的光源熄滅點(diǎn)亮，可將在其顯示畫面中最暗(最黑)地顯示的像素和以與其接近的灰度(暗的灰色)顯示的像素的亮度與以往相比抑制得較低，因此，可重放與陰極射線管同等的鮮明的圖像而不會使該顯示畫面發(fā)白。
如上所述可知，基于本發(fā)明人在實驗上得到了的上述(4)和(5)的結(jié)果的本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮，利用其點(diǎn)亮占空比和燈電流的設(shè)定形態(tài)，可達(dá)到已敘述的本發(fā)明的目的和其它目的。此外，上述的說明基于使用熒光燈作為光源的例子，但即使將光源置換為氙燈等顯示出規(guī)定的余輝特性的管球，也顯示出同樣的作用，可得到同樣的優(yōu)點(diǎn)。
如果將這些實驗結(jié)果與研究統(tǒng)一起來，則本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮中的上述第1期間ΔtI和上述第2期間ΔtII以及作為其和的熄滅點(diǎn)亮周期的所希望的設(shè)定范圍，其上限由防止顯示畫面中的閃爍(熄滅點(diǎn)亮周期)和防止顯示畫面的過熱(第2期間)來決定，其下限由光源中的發(fā)光(放電)的上升(第1期間)和抑制光源的過熱(第2期間)來決定。只要光源的溫度不達(dá)到使其亮度下降的值，就使第1期間延長，但在抑制顯示畫面的閃爍方面，希望抑制到不足25msec，在該期間中，為了盡可能提高光源的亮度(也成為繼該期間之后的第2期間中的余輝的初始值)且抑制光源的過熱，例如設(shè)定為20msec以下，最好設(shè)定為15msec以下。此外，只要光源的余輝以規(guī)定的水平持續(xù)，可將第2期間延長得較長，但由于與第1期間相同的原因，希望抑制為不到25msec，如果考慮繼該第2期間后的第1期間(下一個點(diǎn)亮周期)中的光源的發(fā)光的上升，例如抑制為10msec以下即可(由于如果第1期間的間隔短，則可開始光源的點(diǎn)亮而不對光源施加高的放電開始電壓)。在光源的溫度不達(dá)到使其亮度下降的范圍內(nèi)，也可縮短第2期間，但在有效地利用上述余輝的效果的基礎(chǔ)上，例如設(shè)定為1msec以上、最好設(shè)定為2msec以上即可。在第1期間中，在再次開始在此之前的第2期間(之前的點(diǎn)亮周期)中已停止了的燈電流供給之后，希望給予光源的亮度足以達(dá)到規(guī)定的水平的時間，例如設(shè)定為1msec以上、最好設(shè)定為2msec以上即可。這些具體的時間分配是基于在上述的液晶顯示裝置中廣泛地使用了的熒光燈(例如，冷陰極管或氙燈)中的知識，這些條件也可滿足在「光源的控制電路」的說明中已敘述的熄滅點(diǎn)亮周期中的「微觀的功耗值P1＜宏觀的功耗值P2」的關(guān)系。但是，如果該光源的溫度特性或余輝特性等不同，則根據(jù)其不同適當(dāng)?shù)刂匦略O(shè)定即可。雖然可利用涂敷在其內(nèi)壁的熒光物質(zhì)的特性在使光源點(diǎn)亮的交流電流的約脈沖寬度的時間內(nèi)消滅光源的余輝，但此時如果設(shè)定在降低光源的溫度方面足夠的第2期間，則由于第2期間的余輝消滅后的這部分時間的光源亮度停留于暗電平，使顯示圖像的最大亮度和對比度下降。因而，在利用由熒光物質(zhì)發(fā)射可見光(白色光、或紅、綠、藍(lán)中的任一種的光或?qū)⑸鲜龉夂铣傻墓?的光源的情況下，希望利用余輝持續(xù)某種程度的長度的時間(例如，上述的25msec)的熒光物質(zhì)。第2期間中的余輝在抑制黑顯示像素的亮度的基礎(chǔ)上，希望在第2期間中(從第1期間結(jié)束了的時刻到下一個第1期間開始之間)使其強(qiáng)度減少到第1期間的結(jié)束時刻(第2期間的開始時刻)的強(qiáng)度的50％以下。特別是，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，在進(jìn)一步提高該顯示圖像的對比度方面，推薦這樣來選擇納入液晶顯示裝置中的熒光燈的種類或涂敷在其內(nèi)壁的熒光物質(zhì)，使得第2期間結(jié)束時的余輝的強(qiáng)度為第2期間的開始時刻的強(qiáng)度的10％以下。
此外，在本發(fā)明的液晶顯示裝置的燈電流(圖1的次級側(cè)電路中產(chǎn)生的交流電流)的波形中，在上述第1期間ΔtI和上述第2期間ΔtII的任一期間中，也多次重復(fù)地呈現(xiàn)分別在與該交流電流的頻率的一個周期對應(yīng)的波形(脈沖)、例如在40kHz的頻率下為25微秒＝25×10-3msec(由沿時間軸相鄰的電流峰值的間隔規(guī)定的)的一個周期中顯示出極大值和極小值的波形。此外，在該第2期間ΔtII中在次級側(cè)不產(chǎn)生交流電流的情況下，該期間也繼續(xù)能包含多個上述一個周期的波形的程度。換言之，形成本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮的一個周期的上述第1期間ΔtI與上述第2期間ΔtII之和始終比作為使光源連續(xù)點(diǎn)亮的交流電流的頻率的倒數(shù)而得到的時間長，反映出本發(fā)明的光源的熄滅點(diǎn)亮與特開平9-266078號公報中公開的熄滅點(diǎn)亮的技術(shù)思想的差別。
本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮，如上所述，不僅提高了顯示圖像的對比度，而且利用由此得到的光源控制電路的次級側(cè)中的燈電流的控制來抑制配置在光源及其周邊的光學(xué)元件的過熱，此外還抑制了光源的功耗，由此帶來以下的優(yōu)點(diǎn)。
在參照圖2(a)、2(b)敘述的側(cè)光型的液晶顯示裝置中，其光源的溫升在該液晶顯示元件的顯示畫面內(nèi)形成溫度分布。在這種液晶顯示裝置中，液晶顯示元件(面板PNL)利用框狀的機(jī)架與光源單元一起安裝，但容易受到來自經(jīng)該機(jī)架傳來的光源的熱的影響。在圖2(a)中示出的側(cè)光型的液晶顯示裝置的情況下，構(gòu)成液晶顯示元件的一對基板3的表面溫度在最接近于熒光燈8的部分(基板3的兩端)上升到接近于50℃，而在離開熒光燈8最遠(yuǎn)的部分(基板3的中央)停留于約40℃。另一方面，液晶層2的光透射率相對于5℃的溫度差，受到2～3％的變動，相對于10℃的溫度差，受到5％的變動。因此，在使液晶顯示元件的全部畫面為黑顯示時，由于該光透射率的差，在畫面內(nèi)產(chǎn)生顯示不勻。
如果在該液晶顯示裝置中采用本發(fā)明的光源的熄滅點(diǎn)亮，則如上所述，由于可抑制光源的溫升，故可將最接近于熒光燈8的部分和離開其最遠(yuǎn)的部分的溫度差抑制為不到5℃，其結(jié)果，也解決了上述的顯示不勻的問題。由光透射率引起的畫面的亮度離散性，在該差值為5％以上的情況下，幾乎被全部的用戶所識別，如果將該差值抑制為3％以下，則對于大多數(shù)的用戶來說，不會引起刺眼。因而，可一邊利用溫度記錄法等測定液晶顯示元件的畫面中的溫度分布，一邊可調(diào)整本發(fā)明的光源的熄滅點(diǎn)亮中的點(diǎn)亮占空比和第1期間中的燈電流的設(shè)定。
此外，如已敘述的那樣，根據(jù)液晶顯示元件的種類，在其中使用的液晶組成物的轉(zhuǎn)變溫度不同。在圖17(a)中示意性地示出扭曲向列型(TN型)的像素，在圖17(b)中示意性地示出垂直取向型(VA型)的像素，在圖17(c)中示意性地示出面內(nèi)開關(guān)型(IPS型)的像素，在示意性地示出上述像素的3種有源矩陣型的液晶顯示元件中各自使用的液晶組成物的轉(zhuǎn)變溫度，按照從圖17(a)到圖17(c)的順序變低。因而，在IPS型的液晶顯示元件中，容易受到由該顯示畫面的溫升引起的圖像顯示性能的惡化，例如上述的顯示不勻容易變得顯著。這些3種液晶顯示裝置中，由于在液晶層LC中的液晶分子MOL的取向形態(tài)、控制其取向的電場的形成形態(tài)方面不同，故在各自的液晶層中包含的液晶組成物的種類(上述轉(zhuǎn)變溫度或介電常數(shù)的各向異性)也不同。此外，對液晶分子施加的電場的方向的不同表現(xiàn)在各自的像素中的像素電極PX和對置電極CT的配置的不同，在圖17(a)的TN型或圖17(b)的VA型中，在夾持液晶層LC的一對基板的一方SUB1上設(shè)置像素電極PX，在其另一方SUB2上設(shè)置對置電極CT，而在大多數(shù)的圖17(c)的IPS型中，在一對基板的任一方上設(shè)置雙方的電極。再者，在圖17(a)的TN型中，像素電極PX和對置電極CT的某一方必須在像素區(qū)域內(nèi)沿一對基板的某一主面與另一方的電極相對，但在圖17(b)的VA型中，沿該主面各自的電極的位置也可錯開，在圖17(c)的IPS型中，必須配置成沿該主面隔開規(guī)定的間隙使雙方的電極分離。因此，在組裝液晶顯示裝置的情況下，根據(jù)在其中使用的液晶顯示元件的種類，特別是在VA型或IPS型的情況下，可在該光源單元中設(shè)置例如在圖14或圖15中示出的控制電路以便能進(jìn)行本發(fā)明的熄滅點(diǎn)亮。再有，關(guān)于TN型的液晶顯示裝置，例如在特開平9-33951號(和其對應(yīng)的美國專利第5,847,781號)等中記載了詳細(xì)的說明，關(guān)于VA型的液晶顯示裝置，例如在特開2000-122065號公報等中記載了詳細(xì)的說明，關(guān)于IPS型的液晶顯示裝置，例如在特開平8-254712號公報和特開平9-15650號(和其對應(yīng)的美國專利第5,754,266號)等中記載了詳細(xì)的說明。
《運(yùn)動圖像顯示中的實施例1》以下說明使用本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮、在其顯示畫面上顯示運(yùn)動圖像(運(yùn)動的影像)的實施例。
液晶顯示裝置中的運(yùn)動圖像顯示，相對于該圖像數(shù)據(jù)信號的改寫周期(在60Hz下為16.7msec，在120Hz下為8.4msec)，希望這樣來進(jìn)行在其中使用的液晶組成物(液晶層)的材料的配制，使得該材料的響應(yīng)時間抑制在該數(shù)據(jù)信號的改寫周期(上述16.7msec或8.4msec)以下。但是，在液晶材料的響應(yīng)時間比上述的改寫周期顯著地延遲的情況下，由于發(fā)生鬼影現(xiàn)象(多重輪廓)，故最好使數(shù)據(jù)信號的改寫周期與光源的發(fā)光強(qiáng)度的增減周期(上述的光源的工作周期)的時序錯開。特別是，在將上述光源的熄滅點(diǎn)亮周期設(shè)定為數(shù)據(jù)信號的改寫周期以下的情況下，該方法的優(yōu)點(diǎn)變得顯著。因而，通過例如在其間設(shè)定規(guī)定的相位差，可使圖11(a)～11(d)中示出的由第1期間ΔtI和第2期間ΔtII構(gòu)成的周期與顯示圖像信號的改寫周期(圖11中示出的同步信號Vsync)不同。
圖18(a)～18(e)示出采用了本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮的液晶顯示裝置中的運(yùn)動圖像顯示工作的實施例的一例，在使時間軸一致的情況下，圖18(a)示出與同步信號Vsync對應(yīng)地輸入到該液晶顯示元件的一個像素中的圖像信號的波形，圖18(b)示出以占空比75％(高亮度)點(diǎn)亮的光源(背光)的亮度波形，圖18(c)示出以占空比50％(中亮度)點(diǎn)亮的光源的亮度波形，以及圖18(d)示出以占空比25％(低亮度)點(diǎn)亮的光源的亮度波形。同步信號在t0、t1、t2、...、t6的各時刻，對像素供給圖像信號，而光源的亮度波形都以與同步信號相同的周期熄滅點(diǎn)亮，其相位發(fā)生了偏移。在由所供給的熄滅點(diǎn)亮周期中的點(diǎn)亮期間(第1期間)和停止期間(第2期間)的分配得到的調(diào)光中，也可只將上述熄滅點(diǎn)亮周期設(shè)定為點(diǎn)亮期間或停止期間的某一方。如果就熄滅點(diǎn)亮周期的全部充當(dāng)點(diǎn)亮期間，則對光源進(jìn)行連續(xù)點(diǎn)亮，如果將其全部充當(dāng)停止期間，則成為光源不照射液晶面板的所謂屏幕儲備狀態(tài)(暗顯示狀態(tài))。但是，在該熄滅點(diǎn)亮周期中，常時地設(shè)置停止期間這一點(diǎn)，不僅減少光源中的功耗，而且也能改善光源的發(fā)光效率。此外，如圖18(e)中所示，也可不改變占空比而提高點(diǎn)亮期間的亮度波幅值，以高亮度使光源熄滅點(diǎn)亮。
參照圖2(a)～2(c)說明在這樣的運(yùn)動圖像顯示中使用的液晶顯示裝置的一例。在本例中，使用各自的厚度為0.7mm的一對玻璃基板3構(gòu)成圖2(a)中示出的側(cè)光型液晶顯示裝置，在其一片基板上，在每個像素中形成了TFT驅(qū)動用的薄膜晶體管。在該一對基板3之間被夾持的液晶層2的介電常數(shù)各向異性Δε為正，Δn·d為0.41微米。此外，在液晶層2中被封入了的液晶分子的扭曲角為90度，但為了進(jìn)一步加快液晶的響應(yīng)速度，希望扭曲角為較低的70度等。在可抑制扭曲角的情況下，由于與之相適合的Δn·d進(jìn)一步變小(例如，為0.35微米)，故必須縮小盒厚。
在本例中使用的光源單元10具有在導(dǎo)光板11的長邊方向上各配置了1條、合計配置了2條的圖2(b)的斜視圖中示出那樣的外徑為4mmφ的熒光燈(冷陰極管)8的結(jié)構(gòu)。
此外，在本例中，使用圖1中示出那樣的結(jié)構(gòu)的光源的控制電路CTRL，將其次級側(cè)的上述點(diǎn)亮期間(第1期間)的第1電流定為10mA(有效值)，將上述停止期間(第2期間)的第2電流定為0mA，一邊調(diào)整占空比，一邊供給熒光燈8。熒光燈8的表面溫度如圖13(a)中所示那樣隨時間而上升。另一方面，亮度如圖13(a)中所示那樣隨時間而上升，其后暫時地稍微衰減，很快變得穩(wěn)定。占空比越小，暫時的亮度的衰減就越低，但在任一情況下，在被顯示的運(yùn)動圖像中呈現(xiàn)的亮度的衰減對于人的視覺來說為可忽略的程度。
如果以這種方式將占空比設(shè)定為50％以下，則可將熒光燈8的中央部的溫升抑制為70℃以下，此外，液晶顯示元件(液晶顯示面板)的顯示區(qū)域(有效顯示區(qū)域)中的亮度的最大值與最小值之差為其平均值的20％以上。此外，即使將占空比抑制到50％以下，也可使亮度的最大值為200cd/m2以上，可使亮度的最小值抑制為2cd/m2以下。
在光源單元中使用的熒光燈8的燈外徑提出為約2mm，但也可使用比它擴(kuò)大了燈的外徑和內(nèi)徑的外徑為2.6mm的類型、增加了其玻璃管的壁厚的直徑為3mm的類型、加粗其內(nèi)徑并增加了氣體和/或汞的含量的直徑為4mm以上的類型。一般來說，如果增加燈直徑，則由于表面積增大，在散熱方面是有利的。再者，如果增加熒光燈的外徑，則也具有其點(diǎn)亮電壓變低、其燈壽命(亮度減半值)延長的優(yōu)點(diǎn)。
在使用直徑(外徑)2mm的冷陰極管(熒光燈)的情況下，與其長度無關(guān)，由于供給了6mA以上的管電流，導(dǎo)致冷陰極管發(fā)熱，其發(fā)光效率(亮度)下降。與此不同，在外徑2.5mm的熒光燈8中，可抑制其發(fā)熱的影響。因此，由供給電流引起的熒光燈內(nèi)的放電效率也得到提高，即使將占空比抑制為50％，也能得到充分的亮度。即使將冷陰極管的外徑擴(kuò)大為2.5mm以上、例如2.6mm、3.0mm、4.1mm，也可同樣地再現(xiàn)這樣的優(yōu)點(diǎn)。
將圖14中示出那樣的調(diào)光電路納入本例的液晶顯示裝置中，設(shè)定光源的點(diǎn)亮周期中的上述第1期間(點(diǎn)亮期間)與上述第2期間(停止期間)的比率的變化、使光源的燈點(diǎn)亮的施加功率的變化，也可同時進(jìn)行這些設(shè)定。
此外，作為圖2(a)的液晶顯示裝置，也可使用液晶層2的Δn·d為0.28微米，且以0度扭曲角平行地取向、施加與基板面平行的電場的IPS型的液晶顯示元件。在圖2(c)中示出適合于與這樣的液晶顯示元件組合的光源單元10的斜視圖。由于IPS型的液晶顯示元件與TN型或VA型的元件相比其像素的開口率低，故使用了在導(dǎo)光板11的長度方向的兩側(cè)配置了各2條、計4條的外徑為4mmφ的冷陰極管的側(cè)緣型的光源單元10。關(guān)于變換器的配置，如圖19中所示那樣，以1個變壓器點(diǎn)亮2個熒光燈8。
《運(yùn)動圖像顯示中的實施例2》在本實施例中，說明適合于動畫顯示的光源的調(diào)制點(diǎn)亮。
在液晶顯示裝置中，為了得到與陰極射線管同等的動畫顯示特性，通過從常時地點(diǎn)亮背光變?yōu)榉謩e具有點(diǎn)亮和停止期間的點(diǎn)亮熄滅(明滅)型點(diǎn)亮，可實現(xiàn)陰極射線管那樣的脈沖發(fā)光。此時，如圖20(a)的高亮度點(diǎn)亮、圖20(b)的中亮度點(diǎn)亮、圖20(c)的低亮度點(diǎn)亮各自所示的那樣，也可相對于所供給的數(shù)據(jù)改寫周期(同步信號Vsync)改變點(diǎn)亮熄滅的周期。
按照本例，在使用光源單元(背光系統(tǒng))的液晶顯示裝置中，也能實現(xiàn)與CRT同等的脈沖發(fā)光，可實現(xiàn)動畫顯示?，F(xiàn)有的液晶顯示裝置用的背光系統(tǒng)中，由于不管圖像信號為明顯示、暗顯示，熒光燈常時地點(diǎn)亮，故能量效率變差。與此不同，通過與圖像信號的信息量相一致地控制背光的照射量，熒光燈的發(fā)光效率提高，可謀求因功耗的節(jié)省、燈溫升的受到抑制而引起的亮度的進(jìn)一步提高。此外，在本例中，在圖像暗時，減少背光的照射量，在圖像明亮?xí)r，使背光的照射量增加。此時，也與背光明亮度、圖像信號相一致地控制亮度與灰度特性的關(guān)系，即所謂的色調(diào)曲線。
這樣，利用圖像信號的明暗的信息，通過改變上述第1期間(點(diǎn)亮期間)與上述第2期間(停止期間)的時間比率，來控制背光的照射光量。此外，通過利用圖像信號的運(yùn)動的信息量改變點(diǎn)亮期間與停止期間的時間比率，通過在運(yùn)動快的圖像的情況下，縮短點(diǎn)亮?xí)r間，在運(yùn)動慢的圖像的情況下，加長點(diǎn)亮?xí)r間，可實現(xiàn)更美觀的動畫顯示。此時，與上述光源的點(diǎn)亮期間與停止期間的比率無關(guān)，各點(diǎn)亮周期間的使該光源發(fā)光用的對燈施加的電流有效值大致為恒定即可。此外，通過提高第2期間的電流有效值、即使在該期間中也以比第1期間低的亮度使光源點(diǎn)亮，也可使光源的照射光量變化。例如，相對于圖20(c)中的低亮度點(diǎn)亮，也可不使第2期間中的光源的亮度完全為0、進(jìn)行圖20(d)中所示那樣的高亮度點(diǎn)亮或圖20(e)中所示那樣的中亮度點(diǎn)亮。
為了進(jìn)行更完全的動畫顯示，不僅使背光系統(tǒng)進(jìn)行脈沖發(fā)光，而且必須如圖11(a)～11(d)所示那樣使圖像信號的數(shù)據(jù)掃描時序與光源的點(diǎn)亮熄滅的時序同步。一般來說，作為決定有源矩陣型的液晶顯示元件中的圖像信號的掃描時序的信號，有垂直同步信號或水平同步信號、點(diǎn)時鐘信號、幀信號等，與這些掃描周期和點(diǎn)亮熄滅周期相一致地使對像素的圖像數(shù)據(jù)供給與光源的熄滅點(diǎn)亮的掃描時序同步。在這樣的實施例中，希望利用具有正下方型背光的光源單元，但即使在具有側(cè)緣型背光的光源單元中，通過以顯示畫面的上下分割光學(xué)系統(tǒng)、例如由光源和導(dǎo)光板構(gòu)成的裝置，也是可能的。
此外，在側(cè)緣型的背光中，也可均勻地設(shè)定該光源的熄滅點(diǎn)亮周期與顯示圖像信號的改寫周期，對于在納入側(cè)緣型的背光的液晶顯示裝置(有源矩陣型)中設(shè)置了的n條掃描信號線(n是有助于圖像顯示的掃描信號線的總數(shù))，使上述光源的點(diǎn)亮開始時間與位于其范圍內(nèi)的從第0.3×n至第0.7×n條的任一掃描信號線(例如，第n/2條的掃描信號線)信號掃描的開始時間同步。
如果例示液晶顯示裝置中的顯示圖像的精細(xì)度的規(guī)格來說明「n條的掃描信號線」，則例如，在使用1024條的影像信號線(在彩色圖像顯示的情況下，為其3倍的3072條)和768條掃描信號線進(jìn)行圖像顯示的XGA級的液晶顯示裝置中，n＝768，在使用1600條的影像信號線(在彩色圖像顯示的情況下，其3倍的4800條)和1200條掃描信號線進(jìn)行圖像顯示的UXGA級的液晶顯示裝置中，n＝1200。關(guān)于影像信號線和掃描信號線，在上述的有源矩陣型的液晶顯示面板中，前者通過在各像素中設(shè)置的有源矩陣元件對在每個像素中設(shè)置的像素電極供給上述的數(shù)據(jù)信號(或圖像數(shù)據(jù)信號)，后者控制有源矩陣元件中的數(shù)據(jù)信號的傳送。因為這樣的各自的功能，將前者稱為數(shù)據(jù)信號線，此外，作為有源矩陣元件，因為廣泛地使用具有接受數(shù)據(jù)信號的輸入輸出的源電極和漏電極、對該電極間的數(shù)據(jù)信號的傳送進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷的柵電極的薄膜晶體管，故也將前者稱為源信號線或漏信號線，將后者稱為柵信號線。
在與UXGA級的彩色圖像顯示對應(yīng)的液晶顯示裝置(n＝1200)的例子中，其第0.3n條掃描信號線與第360條掃描信號線相對應(yīng)，其第0.7n條掃描信號線與第840條掃描信號線相對應(yīng)。此外，對掃描信號線的信號掃描從第1條掃描信號線開始朝向第n條(在本例中，為第1200條)掃描信號線逐漸地開始。在這樣的信號掃描的形態(tài)中，例如，如果使上述光源的點(diǎn)亮開始時間與相當(dāng)于該第n/2條掃描信號線的第600條掃描信號線的信號掃描的開始時間同步，則對位于畫面中央的像素組的圖像信號的寫入與背光點(diǎn)亮熄滅同步，可實現(xiàn)圖像品質(zhì)好的動畫顯示。這樣的運(yùn)動圖像顯示中，可相等地設(shè)定光源的熄滅點(diǎn)亮周期與顯示圖像信號的改寫周期，而且使在液晶顯示裝置中設(shè)置的n條掃描信號線的第n＝1條(在1幀期間中最初供給掃描信號的信號線)的掃描時序從光源的熄滅點(diǎn)亮周期的開始時刻起延遲一定的時間。
另一方面，為了提高動畫顯示的對比度，希望上述光源的停止期間為點(diǎn)亮期間的1/20以上，停止期中的亮度積分值為點(diǎn)亮期間中的亮度積分值的90％以下。
《運(yùn)動圖像顯示中使用的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)》在使用本發(fā)明的液晶顯示裝置的光源的熄滅點(diǎn)亮、利用上述的方法進(jìn)行動畫顯示的情況下，通過改進(jìn)液晶顯示裝置本身的結(jié)構(gòu)，可更完全地實現(xiàn)美觀的動畫顯示。
這樣的液晶顯示裝置具備由相對地配置的一對基板(至少在其一方上設(shè)置電極)和在該基板間被夾持的液晶層構(gòu)成的液晶顯示面板；對上述電極施加與顯示圖像信號對應(yīng)的電壓用的控制裝置；以及照射液晶顯示面板的光源單元(背光系統(tǒng))，上述光源單元由燈(光源)、反射來自燈的出射光的反射器和將被反射的光引導(dǎo)到液晶層中的導(dǎo)光板構(gòu)成，在該導(dǎo)光板的側(cè)面的至少1邊的長度方向上配置燈，以由點(diǎn)亮期間和停止期間構(gòu)成的周期對該光源進(jìn)行熄滅點(diǎn)亮，而且，被構(gòu)成為利用熄滅點(diǎn)亮的周期中的點(diǎn)亮期間和停止期間的時間比率和使上述光源發(fā)光用的功率值使上述液晶顯示面板的照射光量變化。將這種液晶顯示裝置中具備的背光系統(tǒng)稱為側(cè)緣型，在上述導(dǎo)光板的厚度方向上配置1、2或3個所使用的燈(例如熒光燈)。此外，由顯示裝置的亮度、液晶盒的透射率來決定在導(dǎo)光板的4個邊的哪個位置上配置燈。
在透射率高的TN(扭曲向列)型的液晶顯示裝置中，在導(dǎo)光板的長邊上配置1個燈，但為了得到更高的亮度，也可在長邊的2邊上各配置1個，或在兩短邊上各配置1個。再者，也可以不是線狀的直線類型，而是具有彎曲點(diǎn)的L字類型或コ字類型的燈。在透射率低的IPS模式中，也可在長邊的2邊上各配置2至3個燈。
再者，在具備了由相對地配置的一對基板(至少在其一方上設(shè)置電極)和在該基板間被夾持的液晶層構(gòu)成的液晶顯示面板、對上述電極施加與顯示圖像信號對應(yīng)的電壓用的控制裝置以及照射液晶顯示面板的光源的液晶顯示裝置中，上述光源由在液晶顯示面板的有效顯示區(qū)域的正下方(與有效顯示區(qū)域相對地)配置的多個燈和反射各燈的光的多個反射器構(gòu)成，該光源具有由點(diǎn)亮期間和停止期間構(gòu)成的周期，而且，可利用該周期中的點(diǎn)亮期間和停止期間的時間比率和使該光源發(fā)光用的功率值使光源的照射光量變化。將這種液晶顯示裝置中設(shè)置的背光系統(tǒng)稱為正下方型，根據(jù)液晶顯示裝置所要求的亮度和其畫面尺寸，在液晶顯示面板的長邊方向上配置4至12個燈、或在短邊方向上配置4至20個燈。
在側(cè)緣型的背光系統(tǒng)中，以往，將燈配置在液晶顯示面板的有效顯示區(qū)域的外側(cè)。這是為了防止因燈的發(fā)熱而使液晶盒發(fā)熱。液晶具有因溫度變化而隨之折射率的值發(fā)生變化、透射率發(fā)生變化的性質(zhì)。因此，在局部地發(fā)熱的情況下，該部分的透射率、即亮度或明亮度發(fā)生變化，成為顯示不勻。但是，在該背光系統(tǒng)中應(yīng)用本發(fā)明的熄滅點(diǎn)亮，此外，通過附加其控制用的電路，減少了來自背光系統(tǒng)的發(fā)熱，難以造成液晶顯示面板中的顯示不勻。此外，可使背光系統(tǒng)中的燈配置處于顯示區(qū)域的內(nèi)側(cè)，由此，可使包圍液晶顯示裝置的顯示畫面的框的寬度變窄。
關(guān)于在以上的背光中使用的燈，可使用冷陰極熒光燈或熱陰極熒光燈、或氙燈、真空熒光顯示管。冷陰極熒光燈的特征在于其發(fā)熱少，但為了更有效地防止發(fā)熱(散熱)，為了增大燈的表面積，將上述光源的燈直徑定為3mm以上即可。此外，為了增加熱導(dǎo)率，如果使上述光源的燈的玻璃厚度定為1mm以上，則在散熱方面就更有效。可加粗光源的燈的直徑，也可將燈中含有的氣體置換為氙。
根據(jù)以上的說明，例示本發(fā)明的液晶顯示裝置的具體的結(jié)構(gòu)。
在圖21(a)中示出的背光系統(tǒng)(光源單元)中，具有用1個變壓器點(diǎn)亮1個燈的變換器配置，但也可將其構(gòu)成為如圖21(b)中所示那樣，用1個變壓器使2個燈點(diǎn)亮。此時，由于在2個燈中共用變壓器和鎮(zhèn)流電容器等的部件，故可謀求因削減部件數(shù)目導(dǎo)致的成本降低。在此，所謂變換器，是點(diǎn)亮燈用的電路(該例在圖1或圖5中示出)的總稱，包含將直流電壓變?yōu)榻涣麟妷旱淖儞Q電路、電流控制電路、頻率調(diào)制電路、由變壓器產(chǎn)生的升壓電路等。此外，除了變壓器外，也可使用壓電元件。
圖22(a)示出在導(dǎo)光板11的兩側(cè)各配置了3個熒光燈8的液晶顯示裝置的光源單元的平面圖。在該光源單元中，對每個燈都使用了各自的變換器，但如果變換器的輸出功率高，則如圖22(b)中所示，也可將同一變換器連接到多個燈上。該光源單元在液晶的顯示模式的透射率低的情況下或得到更高的亮度的情況下是有效的。再者，如圖23(a)和23(b)中分別所示，也可在導(dǎo)光板11的兩側(cè)設(shè)置4至8個熒光燈。此時，將在導(dǎo)光板的一側(cè)設(shè)置的多個熒光燈沿該一邊并排成2列，以使其高壓側(cè)端子在導(dǎo)光板的一邊的中部相對，在導(dǎo)光板的中央部的背面一側(cè)(與液晶顯示面板相反的面)配置變換器。
圖24示出在導(dǎo)光板11的短邊方向上配置了1×2個、計2個熒光燈8的側(cè)緣型的光源單元。在此，在上側(cè)燈和下側(cè)燈中使用了各自的變換器，但也可使用同一變換器。該配置適合于大型的液晶顯示裝置，特別是適合于具有TN型或VA型那樣的開口率大的像素的液晶顯示面板的機(jī)種。
圖25示出在導(dǎo)光板11的長邊方向上配置了1×2個、計2個熒光燈8的側(cè)緣型的光源單元。由于用被彎曲成L字型的2個熒光燈8包圍導(dǎo)光板11的邊緣，故格外地提高了光源單元的亮度，此外，由于分離地配置了2個熒光燈，故容易使從各自的燈發(fā)射的熱散逸。再者，在該光源單元中不易產(chǎn)生顯示不勻，在抑制液晶顯示裝置整體的尺寸方面也是有利的。
在圖26(a)、26(b)中示出圖25的光源單元中的變換器配置，但可用1個變壓器進(jìn)行1個或2個燈的點(diǎn)亮。特別是在用1個變壓器點(diǎn)亮2個燈的情況下，通過使燈的高壓側(cè)接近于變壓器，減少了功率損耗。
也可利用如在圖27(a)、27(b)中所示那樣的U字型的熒光燈8。使用L字型或U字型的熒光燈的優(yōu)點(diǎn)是提高面板的周邊、特別是角部的亮度。
圖28(a)示出在導(dǎo)光板11的長邊方向上配置了1個熒光燈8的側(cè)緣型的光源單元。導(dǎo)光板11在厚度方向上具有楔型的剖面。此外，如圖28(b)中所示，可將導(dǎo)光板作成平板，安裝L字型的熒光燈8，也可如圖28(c)中所示，安裝U字型的熒光燈8。在TN型的液晶顯示裝置中，有產(chǎn)生顯示畫面的亮度隨遠(yuǎn)離光源而變暗的問題的情況。在解決該問題的方面，圖28(c)的光源單元的結(jié)構(gòu)是合適的。
在圖29(a)、29(b)中示出圖28(b)、圖28(c)中示出的光源單元中的變換器配置的例子。通常，在導(dǎo)光板11的下側(cè)進(jìn)行了用來反射光的白色點(diǎn)等的印刷，但如果使該點(diǎn)的印刷密度在接近于燈的部分處變疏、在遠(yuǎn)離燈的部分處變密，則可提高畫面整體的均勻性。
圖30(a)示出具有參照圖3(a)、3(b)已說明的正下方型背光的液晶顯示裝置中的變換器的配置圖。在基板3的長邊方向上配置6至8個熒光燈8。此外，圖30(b)是圖30(a)的變例，在基板3的短邊方向上配置12個熒光燈8。
如以上已說明的那樣，在采用了本發(fā)明中具有特征的光源的點(diǎn)亮工作的液晶顯示裝置中，可提高其亮度而不增加該光源中的功耗和發(fā)熱，此外，可抑制顯示畫面中的顯示不勻的發(fā)生。因而，可實現(xiàn)在光源的發(fā)光效率和顯示圖像品質(zhì)的均勻性方面優(yōu)良的液晶顯示裝置。
此外，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，通過提高應(yīng)進(jìn)行明亮顯示的像素的亮度并與此同時抑制應(yīng)進(jìn)行暗顯示的像素的亮度，能夠以與陰極射線管同等的高對比度顯示圖像或影像。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于包括液晶顯示面板，具有多個像素；照明裝置，具有端至端的長度為L(cm)的冷陰極管并將由上述冷陰極管發(fā)出的光投射到上述液晶顯示面板上；以及電路，用來交替地在第1期間t1內(nèi)將第1電功率W1(W)、在第2期間t2內(nèi)將第2電功率W2(W)供給上述冷陰極管，上述第2電功率W2低于上述第1電功率W1，其中，上述第1電功率W1對于上述端至端的長度為L的比率大于0.2W/cm，而上述第2電功率W2對于上述端至端的長度為L的比率等于或小于0.1W/cm。
2.一種液晶顯示裝置，其特征在于包括液晶顯示面板，具有多個像素；照明裝置，具有至少一個光源并將由上述至少一個光源發(fā)出的光投射到上述液晶顯示面板上；以及電路，用來交替地在第1期間t1內(nèi)將具有第1有效值i1的第1電流、在第2期間t2內(nèi)將具有第2有效值i2的第2電流供給上述至少一個光源的各自的一個，上述第1有效值i1大于流過上述至少一個光源的上述各自的一個的燈電流的額定值，上述第2有效值i2小于上述燈電流的上述額定值，其中，這樣來選擇上述第1有效值i1、上述第2有效值i2、上述第1期間t1和上述第2期間t2，使得由上述至少一個光源的上述各自的一個在上述第1期間t1加上上述第2期間t2內(nèi)產(chǎn)生的亮度的積分大于由被供給上述額定值的上述燈電流的上述至少一個光源的上述各自的一個在上述第1期間t1加上上述第2期間t2內(nèi)產(chǎn)生的亮度的積分。
3.如權(quán)利要求1中所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述至少一個光源是直徑等于或大于2.5mm的管狀燈。
4.如權(quán)利要求1中所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述至少一個光源是玻璃徑向壁厚等于或大于1mm的管狀燈。
5.如權(quán)利要求2中所述的液晶顯示裝置，其特征在于由上述至少一個光源在上述第2期間t2內(nèi)產(chǎn)生的亮度的積分等于或低于在上述第1期間t1內(nèi)的上述至少一個光源的亮度的90％。
6.如權(quán)利要求2中所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述至少一個光源至少在其長度的一個位置上被彎曲。
全文摘要
本發(fā)明的課題是一種液晶顯示裝置，它包含液晶顯示面板和照明裝置。交替地在第1期間t
文檔編號G02F1/133GK1693950SQ20051005603
公開日2005年11月9日 申請日期2001年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月12日
發(fā)明者平方純一, 小野記久雄, 新谷晃 申請人:株式會社日立顯示器