专利名称：气体放电管及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种用作液晶显示器(在下文中称为“LCD”)的背光或诸如此类的气体放电管，以及该种气体放电管的驱动方法，更具体地说，涉及背光结构及其驱动方法。
相关技术说明如
图10所示，传统的背光LCD包括在其外围安装有反射镜901的直管型或L形冷阴极放电管902，光导板904和漫射层903。冷阴极放电管902被放置在显示器外围部分，光由光导板904垂直偏转，并且由漫射层903提供均匀发光。
但是，由于LCD被用在TV装置或个人电脑的监视器中，显示器面积增大并且可能变成大于20英寸的型号。增大了的显示器面积使得由光导板904的垂直偏转不均匀，以致它在冷阴极放电管902附近比较明亮，而随着发光位置远离冷阴极放电管902，就会变得较暗。作为克服该缺点的解决方案，已经提出一种不用光导板而用几个冷阴极放电管902和多个漫射层903来获得均匀发光的方法。但是，冷阴极放电管902和驱动电路的特性的变化要求一些措施来改善冷阴极放电管902的产品精度，以便获得均匀发光。这些要求不希望带来制造背光成本的增加。
有一种单一平面类型气体放电管，它包括两个平面玻璃和一个隔板。由于是单个发光器件，这种气体放电管具有均匀流明的优点。但是，20英寸或更大的平面类型气体放电管应该使用多个电极以减小放电启动电压和保持电极间的距离恒定。
图11表示平面类型气体放电管的结构，该平面类型气体放电管具有由平面玻璃形成的前面玻璃板1101，根据紫外激发而发光的荧光层1102，由平面玻璃形成的背面玻璃板1103，并行安装在背面玻璃板1103上的并行电极1104a和1104b，覆盖并行电极1104a和1104b的电介质层1105，密封前面玻璃板1101和背面玻璃板1103的隔板1106，以及由玻璃板1101、背面玻璃板1103和隔板1106包围，并充有稀有气体的放电空间1107。并行电极的数量作为示例在图11中被设置为6个。
图12表示作用到图11所示平面类型气体放电管上的电压波形。在图12中，(a)表示作用到并行电极1104a上的电压波形，而(b)表示作用到并行电极1104b上的电压波形。两个电压是每隔T/2或半个电压作用周期T而交替作用的。作用这种特定电压的原因如下。当在对电极作用电压之后开始放电时，称为壁电荷的正电荷和负电荷依据电极的电势被保存在介电层中并且抵消作用的电压，因而停止了放电。因此，为了允许再次发生放电，作用的电压极性要反相。虽然在图12A和12B中作用的电压脉冲宽度窄于T/2，但作用的电压也可以采用等于或窄于T/2的任何脉冲宽度，并引起放电。
当将图12A和12B中的电压施加到这些并行电极时，在平面类型气体放电管的放电空间1107的两端部或外围部分的放电传播不同于在放电空间1107(不包括两端部或外围部分的放电空间)的中间部分的放电传播。因而提供了流明的差异。这个原因将在以下参考图13A和13B进行说明。
图13A和13B表示由施加的电压引起的放电传播和相关的流明值。标号“1201”指示放电的传播方向和放电状态或相关流明值。所给的相关流明值“100”是在平面类型气体放电管(该空间在邻接电极之间)的中间部分的一个放电区中在周期T中获得的流明值。由于在周期T中，在相同的放电区出现两次放电，所以在中间部分的一个放电区中，由单次放电提供的相关流明值取为“50”。
图13A表示当图12A中的电压施加到并行电极1104a时发生的放电状态，图13B表示当图12B中的电压施加到并行电极1104b时发生的放电状态。
当图12A中的电压施加到在图13A中的并行电极1104a上时，除了在左手末端接近并行电极的区域，放电从并行电极1104a到并行电极1104b，向两边扩展。但是，因为并行电极1104b仅安装在与并行电极1104a相关的一边(图示中的右手边)，在面板左手末端的相关流明值变得比在其它放电状态时的流明值大。
与图13A的情况相同，当图12B中的电压施加到图13B中的并行电极1104b上时，除了在右手末端接近并行电极的区域，放电从并行电极1104a(b)到并行电极1104b向两边扩展。但是，因为并行电极1104a安装在与并行电极1104b相关的一边(图示中的左手边)，在面板右手末端的相关流明值变得比在其它放电状态时的流明值大，如图13A的情况。这就带来一个问题，即在末端部分或外围部分发射的光的流明变得比在中间部分的流明高。
从上所述显然可见，如图10所示的具有较大显示区域的传统LCD背光会产生流明斑点或不均衡，并且，如果使用多个漫射层来作为一种消除流明斑点的方法，则将不可避免地导致制造成本的提高。甚至图11中的背光将要面临流明斑点或在末端部分或外围部分的较高流明问题。
发明概述因此，本发明的一个目的是提供一种能适合于大显示区域背光，且没有流明斑点的低成本的气体放电管，以及该气体放电管的驱动方法。
依据本发明，包括两个平面玻璃和一个隔板的单个气体放电管被提供有至少一个包括多个并行电极的电极组，并且以这样的方式设计，即电压以不同的时序施加到每个电极组，以便放电在空间上和时间上都比较分散。
该设计使单个气体放电管可以用作具有较大显示区域的LCD背光，消除流明不均匀，并且不要求光导板或漫射层。因此就可能提供具有较低制造成本的背光。
依据本发明的第一方面，提供一种用于气体放电管的驱动方法，所述气体放电管具有两个平面玻璃，在平面玻璃和多个并行电极之间填充有稀有气体的放电空间，所述多个并行电极被安装在其中一个平面玻璃上并形成至少一个包括至少5个并行电极的电极组，由此，在空间上和时间上分散的稀有气体的放电能够在一个放电周期内在一个电极组中发生。稀有气体的放电可在空间上和时间上分散，这就带来一个优点，即单个气体放电管就可以提供均匀流明的背光。
在这种驱动方法中，在第二稀有气体放电被允许发生在不是第一稀有气体放电发生的位置之后，在预定周期内，第三稀有气体放电可以被允许发生在第一稀有气体放电发生过的位置上。该驱动方法具有这样的优点，即在放电空间的末端部分或外围部分中流明的增加可以被抑制，从而提供一种均匀流明的气体放电管。
依据本发明的第二个方面，提供一种用于气体放电管的驱动方法，所述气体放电管具有两个平面玻璃、在平面玻璃和多个并行电极之间填充有稀有气体的放电空间、所述并行电极被安装在一个平面玻璃上并形成至少一个包括至少3个并行电极的电极组、以及定位在放电空间的两端部或外围部分的辅助电极，并且将预定电压施加在所述辅助电极上，由此，允许出现沿着空间散开的稀有气体的放电。所述驱动方法能调整放电平衡，于是具有这样的优点，即能抑制在放电空间的两个端部或外围部分的流明的增加。
在依据第二个方面的驱动方法中，辅助电极可以布置在比布置并行电极间隔窄的间隔中。所述驱动方法能方便地抑制由于放电量的减少在放电空间的两个端部或外围部分形成的流明减少。
在依据第二个方面或其修改的驱动方法中，电压可以以这样的方式施加到每个电极组，即将施加到放电空间的中间部分的电压设置得比预定电压低，而将施加到放电空间圆柱外面部分的电压设置得比预定电压高。该驱动方法具有抑制放电空间的两个端部或外围部分的流明减少，从而提供一种具有均衡流明的气体放电管的优点。
在依据第二方面和第一与第二方面的修改的任何一个的驱动方法中，每个单位时间给每个电极组施加电压的时间可以被设置为对放电空间的中心区域的比放电空间的两端部或外围部分的长。该驱动方法具有抑制在放电空间的两个端部或外围部分的流明的减少，从而提供一种具有均衡流明的气体放电管的优点。
依据本发明的第三个方面，提供一种气体放电管，所述气体放电管包括两个平面玻璃，在平面玻璃之间填充有稀有气体的放电空间，安装在一个平面玻璃上并形成至少一个包括至少3个并行电极的多个并行电极，以及定位在放电空间的两端部或外围部分的辅助电极，并且预定电压不施加在所述辅助电极上，由此，允许出现沿着空间传播的稀有气体的放电。稀有气体的放电能沿着空间散开，这将带来这样的优点，即单个气体放电管就能提供具有均衡流明的背光。
附图简述图1A到1E是表示依据本发明第一个实施例的平面类型气体放电管的放电状态的示图；图2是依据第一个实施例的施加到平面类型气体放电管的电极上的电压的时序图；图3是说明依据第一个实施例的平面类型气体放电管的结构和驱动电路的示图；图4A到4C是表示依据本发明第二个实施例的平面类型气体放电管的放电状态的示图；图5依据第二个实施例的施加到平面类型气体放电管的电极上的电压的时序图；图6A到6C是表示依据第二个实施例的平面类型气体放电管的放电状态的示图；图7是表示依据第二个实施例的平面类型气体放电管的布局的示图；图8A到8C是表示依据第二个实施例的施加到平面类型气体放电管的电极上的电压的时序图；图9A到9C是表示依据第二个实施例的施加到平面类型气体放电管的电极上的电压的时序图；图10是说明依据一个前面技术的LCD背光的结构的剖面图；图11是说明依据另一个前面技术的平面类型气体放电管的剖面图；图12是依据第二个前面技术的施加到平面类型气体放电管的电极上的电压的时序图；图13A到13B是表示依据第二个前面技术的平面类型气体放电管的放电状态的示图。
优选实施例详述现在将参考附图对本发明的优选实施例进行说明。
(第一实施例)本发明的第一个实施例通过使用多个并行电极，来使放电开始的光发射在时间和空间上散开，以此来抑制在用作液晶显示器(LCD)背光的平面类型气体放电管的两个端部或外围部分的流明的增加。
下面参考图1A到1E和图2来对本发明的第一个实施例的细节进行讨论。
图1A到1E表示依据本发明第一个实施例的放电状态，并且除了电极的数量外，所使用的平面类型气体放电管的结构与图11中所示的相同。所述气体放电管包括由平面玻璃板形成的背面玻璃板101和并行安放在背面玻璃板101上的并行电极102。标号“103”指示一套包括五个并行电极102a到102e的电极组。标号“104”指示放电状态或从相关的并行电极102产生的放电的传播方向。放电状态被附加上相关的流明值，即在一个周期T内，在平面类型气体放电管(在邻接电极之间的空间)的中间部分的一个放电区域获得的流明值被指定为“100”。由于在一个周期T内，在相同的放电区域出现两次放电，所以由在中间部分的一个放电区域的单次放电提供的相关流明值被指定为“50”。
图2表示在每个电极组中施加到并行电极102a到102e的电压的时序图。在图2中，(a)表示施加到并行电极102a上的电压，(b)表示施加到并行电极102b上的电压，(c)表示施加到并行电极102c上的电压，(d)表示施加到并行电极102d上的电压以及(e)表示施加到并行电极102e上的电压。
T指示所施加电压的一个周期，t1指示施加到并行电极102a上的电压的周期，t2指示施加到并行电极102d上的电压的周期，t3指示施加到并行电极102b上的电压的周期，t4指示施加到并行电极102e上的电压的周期以及t5指示施加到并行电极102c上的电压的周期。周期T由t1到t5组成。
施加到各个电极上的电压具有不同的应用时序，并且在周期T内的不同位置出现五次放电。
图3是作为气体放电管和连接其上的驱动电路的示例图。标号“501，，指示控制各个并行电极的施加电压时序的控制电路，标号“502a”到“502e”指示高压驱动电路，所述高压驱动电路将控制电路501给各个电极输出的信号转换成气体放电管需要的电压，以产生放电。
控制电路501由当LCD被激活时的激活信号激活。如果施加具有图2中所示时序的电压，控制电路501输出五种类型的低电压信号。从控制电路501输出的低电压信号将被输入到高电压驱动电路502a到502e中，在其中将信号放大成气体放电管需要的电压以产生放电，举例来说，是1000V电压，并将放大的电压施加到各个并行电极102a到102e上。每个高电压驱动电路502a到502e能使用例如反向器或FET(场效应晶体管)构成。
当使用这些驱动电路时，在图1A中的周期t1内施加在图2的(a)中的电压，以致于在并行电极102e、102a和102b之间出现放电。注意放电只出现在左手侧端部或外围部分的并行电极102a和102b之间。
由于图2的(b)中的电压被施加在图1B中的周期t2内，所以在并行电极102c、102d和102e之间出现放电。
在图1C和1E中，出现的放电如图1B中所示，但是在图1D中，出现的放电如图1A中所示。
由于使用在图2中的电压波形，相同的电压被施加到每个电极组，以致于由施加电压的电极(在任一端部或外围部分的一个放电区域和在中间部分的两个放电区域)在相同周期内产生的放电区域彼此不邻近。如果周期被移动到下一个，在先前还没有出现放电的地方将开始放电。
换句话说，放电在相同的放电区域不连续出现，但在另一个放电区域出现放电之后将在一个放电区域出现。而且，由于在每个周期(脉冲电压应用时间)，电压只施加到一个电极组中的单个电极上，所以在全部放电空间产生的放电区域之间的位置关系在空间上是不连续的。也就是，出现在以这种方式驱动的气体放电管中的放电是在时间和空间上散开的。
因此，在端部或外围部分的放电具有与在其它部分的放电相同的流明值。因此在不使用漫射层或如在前述技术中所需要的技术的情况下，就可能提供一种能抑制端部或外围部分流明的增加并具有均衡流明的平面类型气体放电管。
虽然在该实施例中将组成每个电极组103的并行电极102a到102e的数量设置为5，但是，不需要限制该特定的数量就可以获得本发明的优点。电极组103的数量可以采用2以外的其它值而不会牺牲本发明的优点。
(第二实施例)依据本发明的第二实施例，在依据本发明的第一个实施例中使用的平面类型气体放电管的端部或外围部分附加提供没有施加电压的电极，并且，通过使用多个并行电极，放电开始的光发射是空间散开的，从而抑制了平面类型气体放电管端部或外围部分流明的增加。
下面参考图4A到图8C对本发明的第二个实施例的细节进行说明。
图4A到4C表示依据本发明的第二个实施例的放电状态。标号“301a”和“301b”标明被定位在平面类型气体放电管端部或外围部分，且没有施加电压的备用电极或并行电极。每个电极组103由一套3个并行电极102a到102c组成。
图5表示施加到每个电极组103的并行电极102a到102c上的电压的时序图。在图5中，(a)表示施加到并行电极102a上的电压，(b)表示施加到并行电极102b上的电压以及(c)表示施加到并行电极102c上的电压。
T指示所施加电压的一个周期，t1指示施加到并行电极102a上的电压的周期，t2指示施加到并行电极102b上的电压的周期以及t3指示施加到并行电极102c上的电压的周期。周期T由t1到t3组成。
施加到各个电极上的电压具有不同的应用时序，并且在周期T内在不同的位置出现三次放电。与气体放电管连接的高电压驱动电路与图3中所示的一样。
当图5的(a)中的电压被施加在周期t1内时，图4A表示出现在备用电极301a、并行电极102a和并行电极102b之间的放电和出现在并行电极102c、102a和102c之间的放电。
当图5的(b)中的电压被施加在周期t1内时，图4B表示出现在都在右和左电极组中的并行电极102a、102b和102c之间的放电。
当图5的(c)中的电压被施加在周期t1内时，图4C表示出现在并行电极102b、102c和102a之间的放电和出现在并行电极102b，并行电极102c和备用电极301a之间的放电。
如图4A到4C和图5中说明示，与第一个实施例的结构相比，备用电极301a和301b的使用能减少高电压驱动电路的数量，并且由施加电压的电极产生的放电区域(两个放电区域)在每个周期(脉冲电压应用时间)中都彼此不邻近。也就是，备用电极301a和301b的使用能使放电沿空间散开，从而抑制平面类型气体放电管端部或外围部分流明的增加。
但是应注意到由于在周期T中，在平面类型气体放电管端部或外围部分的放电数量变成1，所以，平面类型气体放电管端部或外围部分的流明值将变得比平面类型气体放电管中间部分的流明值小。因此，如图6A到6C所示，通过将平面类型气体放电管的任一端部或外围部分的电极之间的间隔变窄来增加电极间电场的密度，甚至在对各个电极施加相同电压的平面类型气体放电管中都能具有均衡的流明。
而且，通过调整从气体放电管的任一端部或外围部分施加在第二并行电极上的电压波形，能抑制气体放电管的流明斑点或不均衡。图7表示具有端部或外围部分的第二部分并行电极401a和401b的平面类型气体放电管的布局，与图5中不同的电压波形施加在这些电极上。在图7的情况下，因为所施加电压的波形与图5中的不同，所以，放电以这样的方式出现来提供与图6A到6C中所示的不同的放电状态。
在图7的电极布局中，通过如图8A到8C所示的使从平面类型气体放电管的任一端部或外围部分施加到第二并行电极401a和401b上的电压与施加到并行电极中间部分的电压不同，来调整平面类型气体放电管端部或外围部分的流明，从而能获得均衡的流明。从顶部开始，图8A中表示施加到右手边电极组的并行电极102a上电压的波形、施加到两个电极组的并行电极102b上的电压波形、和施加到左手边电极组的并行电极102c上的电压波形，并且这些电压具有与图5中所示的电压相同的幅值。图8B表示在将电压施加到中间部分的并行电极102a的同一时刻，从图7中所示的左手边电极组施加到第二并行电极401a的电压，且该电压具有与图8A中所示电压不同的幅值。图8C表示在将电压施加到中间部分的并行电极102c的同一时刻，从图7中所示的右手边电极组施加到第二并行电极401b的电压，且该电压具有与图8A中所示电压不同的幅值。
如图9A到9C所示，通过调整从平面类型气体放电管的任一端部或外围部分和中间部分的并行电极施加到第二并行电极401a和401b上的电压的脉冲宽度，能获得均衡的流明。从顶部开始，图9A中表示施加到右手边电极组的并行电极102a上电压的波形、施加到两个电极组的并行电极102b上的电压波形、和施加到左手边电极组的并行电极102c上的电压波形，并且这些电压与图5中的电压有相同时序。图9B表示在将电压施加到中间部分的并行电极102a的同一时刻，从图7中所示的左手边电极组施加到第二并行电极401a的电压，且该电压具有与图9A中所示电压不同的脉冲宽度。图9C表示在将电压施加到中间部分的并行电极102c的同一时刻，从图7中所示的右手边电极组施加到第二并行电极401b的电压，且该电压具有与图9A中所示电压不同的脉冲宽度。
如上所述，使用没有施加电压的备用电极301a和301b的平面类型气体放电管，通过在空间上分散放电的发生就能获得均衡光发射，而不需使用在前面技术中使用的漫射层。
虽然在本实施例中将构成每个电极组103的并行电极102a到102c的数量设置为3个，但是，不需要限制该特定的数量就能获得本发明的优点。电极组103的数量可以采用2之外的其它值，而不会牺牲本发明的优点。
总之，由于本发明能保证从用作LCD背光的平面类型放电管或其它单个元件获得均匀流明，所以，可能提供一种具有简单结构低成本的，适合于大屏幕的背光单元。
权利要求
1.一种用于气体放电管的驱动方法，所述气体放电管包括两个平面玻璃、在所述平面玻璃之间填充有稀有气体的放电空间、以及安放在所述平面玻璃的一个上并形成至少一个包括至少五个并行电极的电极组的多个并行电极，从而允许在空间和时间上散开的所述稀有气体的放电一个放电周期内出现在一个电极组中。
2.依据权利要求1的驱动方法，其中在第二稀有气体放电被允许出现在与第一稀有气体放电出现的不同地方之后，允许第三稀有气体放电在预定周期内出现在所述的第一稀有气体放电出现过的地方。
3.一种用于气体放电管的驱动方法，所述气体放电管包括两个平面玻璃、在所述平面玻璃之间填充有稀有气体的放电空间、安放在所述平面玻璃的一个上并形成至少一个包括至少三个并行电极的电极组的多个并行电极、以及位于所述放电空间端部且没有施加预定电压的辅助电极，从而允许出现空间上散开的所述稀有气体的放电。
4.依据权利要求3所述的驱动方法，其中所述的辅助电极以比所述并行电极的布局间隔窄的间隔来放置。
5.依据权利要求3或4的驱动方法，其中以这样的方式将电压施加到每个电极组上，即将施加到所述放电空间中间部分的电压设置得比预定电压低，而将施加到所述放电空间外围部分的电压设置得比预定电压高。
6.依据权利要求3或4的驱动方法，其中将每个单位时间将电压作用到每个电极组的时间设置成对所述放电空间的中间部分的时间比对所述放电空间的端部的时间长。
7.一种气体放电管包括两个平面玻璃；在所述平面玻璃之间填充有稀有气体的放电空间；安放在一个所述平面玻璃上并形成至少一个包括至少三个并行电极的电极组的多个并行电极；以及位于所述放电空间的端部，且没有施加预定电压的辅助电极，从而允许出现空间上散开的所述稀有气体的放电。
全文摘要
披露了一种用于液晶显示器(LCD)或其它的背光应用的气体放电管和用于所述气体放电管的驱动方法。平面类型气体放电管包括两个平面玻璃、隔板和至少一个包括多个并行电极的电极组。以这样的方式在一个放电周期内将电压施加到每个电极组上，即允许出现空间和时间上散开的稀有气体的放电。从而甚至当使用单个放电管来构成具有大面积的LCD的背光时，也不会遭受不均衡的流明，并且放电的位置能在空间和时间上散开，从而确保高发射效率。由于该背光不需要光导板或漫射层，使得制造成本变低。
文档编号H01J65/00GK1409552SQ0214376
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月28日 优先权日2001年9月28日
发明者富田和男, 广桥正树, 桑田纯, 今村浩子 申请人:松下电器产业株式会社