CN101390003A - 正下方型背照灯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供在将热阴极荧光灯使用于正下方型背照灯的情况下，作为光源的热阴极荧光灯的个数以及各自的功率的理想的关系。液晶面板(20)其画面(21)的尺寸为对角线L英寸，并且所述画面(21)的纵方向长度除以横方向长度的比为r。该液晶面板(20)的背面上配置的正下方型背照灯装置(10)具备发光部为大致呈直线状的一支热阴极荧光灯(11)、以及将所述热阴极荧光灯横向收容的筐体(10)。所述热阴极荧光灯的个数N与各所述热阴极荧光灯的功率W分别为规定范围内的数值。

Description

正下方型背照灯装置

技术领域

本发明涉及设置于液晶面板的背面的正下方型背照灯装置。

背景技术

在显示器和电视机等显示装置中，向来有CRT、PDP等各种方式。近年来，为了省电，对显示装置的薄型化以及大画面化的要求提高了，液晶显示器成为显示装置的主流之一。

液晶显示器由液晶面板以及设置于液晶面板背面的背照灯装置构成。由背照灯提供的光量越大，就越能够确保实际使用条件下要显示的图像的辉度，同时能够形成在显示同样的图像的情况下可得到没有局部浓淡等情况的高均匀度的光学系统。

正下方型背照灯装置具备为使液晶面板侧的面获得光而开口的筐体、以及配置于筐体内的多支荧光灯。上述开口以树脂漫射板、漫射片、透镜薄片等覆盖(参照例如专利文献1)。

上述荧光灯通常由于适于小口径化等的理由使用冷阴极荧光灯。

专利文献1:特开2001-22285号公报

发明内容

但是，冷阴极荧光灯在驱动所必须使用的电压(驱动电压)比其他的电源大，使用高压电源，有必要完全使背照灯的结构绝缘。

最近，由于画面尺寸超过26英寸的大型液晶显示器的上市，灯的长度变得更长，驱动电压相应变得更高，解决上述问题有技术上的困难，而且导致成本高。

例如，在已有的45英寸的背照灯装置中，对于1支冷阴极荧光灯，以1个点灯电路进行驱动，因此需要数kV级的大型输出变压器，导致高成本。又由于是高电压，容易通过背照灯装置的筐体与配线泄漏电流或发生电磁波噪声，因此要设置绝缘用的新的构件和结构，或者需要形成从冷阴极荧光灯的两端施加电压用的，灯的数目的2倍数量的点灯电路，任何一项都是导致高成本的原因。

又，冷阴极荧光灯由于投入每一支灯的电力少，为确保画面的辉度，需要更多支数的灯，存在花费更多工时的问题。

即，冷阴极荧光灯由于灯的直径小而细长的结构容易折断，而且只用灯两侧的插座，由于自重而使灯下垂，因此在单元内需要支持灯的灯座。因此，在背照灯组装的工序中，不仅要在灯的两侧安装馈电用的插座，而且有必要进行将灯固定于所述灯座的嵌合部的操作。该固定灯的操作应慎重进行，防止冷阴极荧光灯破裂，因此制造速度自然被限制住了。

本发明人鉴于这些问题，探讨使用热阴极荧光体代替已有的冷阴极荧光灯构成背照灯装置。

但是，已知规定与已有的冷阴极荧光灯相同的热阴极荧光灯的个数和功率构成背照灯装置时，在使用寿命等方面，将阴极荧光灯作为装置完全不耐用。

根据本申请发明人的探讨，由于热阴极荧光灯有必要在玻璃管内配置灯丝线圈，因此是直径粗(冷阴极荧光灯的直径是12mm以下，主要是3mm或4mm，而热阴极荧光灯的直径为12mm以上)，又认为由于灯的点灯机制的不同，在阴极热荧光灯中特别是灯的两端部的热量大等情况就是其原因。

但是，在光源使用热阴极荧光灯的情况下，也有必要与已有的荧光灯装置一样或更好地确保背照灯装置的辉度、辉度均匀度、寿命特性等。

如上所述，本申请的发明人对以热阴极荧光灯为光源构成背照灯装置的情况，研究了能够确保辉度、辉度的均匀度、灯特性等的灯的支数和功率的关系。

本发明是基于这样的背景而作出的，在正下方型背照灯装置中使用热阴极荧光灯作为光源的情况下，提供作为光源的热阴极荧光灯的个数以及各自的功率的理想的关系。

本发明的正下方型背照灯装置，是画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面配置的正下方型背照灯装置，具备多支热阴极荧光灯、以及容纳所述多支热阴极荧光灯的筐体，各所述热阴极荧光灯含有内表面形成荧光体的灯泡、以及设置于所述灯泡内，放出热电子的灯丝；所述正下方型背照灯装置具备使所述各热阴极荧光灯的放电稳定化的放电稳定单元、将所述各热阴极荧光灯的所述灯丝的温度控制为适当值的灯丝温度控制单元、确保所述正下方型背照灯的适当图像辉度的图像辉度确保单元、以及能够控制所述各热阴极荧光灯的温度上升的温度上升可控单元；所述图像辉度确保单元以及所述温度上升可控单元通过使所述热阴极荧光灯的个数N满足下述公式实现，即

(公式1)

$0<N<0.90\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-2.17r......\left(a\right)$

而且所述放电稳定化单元与所述灯丝温度控制单元其特征在于，通过使所述各热阴极荧光灯的功率W(瓦特)满足下述公式实现，即

(公式2)

$\frac{0.46}{\sqrt{1+r^2}}L+1.3<W<\frac{2.53}{\sqrt{1+r^2}}L-25.7......\left(b\right)$

在某一合适的实施形态中，所述温度上升可控单元作为能够不使用散热装置而使所述各热阴极荧光灯的温度维持在适当值内的“散热装置不要单元”发挥作用，所述图像辉度确保单元以及所述散热装置不要单元通过使所述热阴极荧光灯的个数N利用满足下述关系式实现，即

(公式4)

$0.12\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-0.02r<N<0.45\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-1.08r.......\left(d\right)$

本发明的正下方型背照灯装置是画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面上配置的正下方型背照灯装置，其特征在于，具备发光部大致为直线状的热阴极荧光灯、以及使热阴极荧光灯的长度方向与所述横方向一致地容纳所述热阴极荧光灯的筐体；所述热阴极荧光灯的个数N满足下述关系式，即

(公式1)

$0<N<0.90\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-2.17r......\left(a\right)$

所述热阴极荧光灯各个的功率W(瓦特)满足下述关系式，即

(公式2)

$\frac{0.46}{\sqrt{1+r^2}}L+1.3<W<\frac{2.53}{\sqrt{1+r^2}}L-25.7......\left(b\right)$

又，本发明的正下方型背照灯装置是画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面上配置的正下方型背照灯装置，其特征在于，具备发光部大致为直线状的热阴极荧光灯、使其长度方向与所述纵方向一致地容纳所述热阴极荧光灯的筐体；所述热阴极荧光灯的个数N满足下述关系式，即

(公式5)

$0<N<\frac{0.90}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{1.92}{r}......\left(e\right)$

所述热阴极荧光灯的各个的功率W的特征在于，满足下述关系式，即

(公式6)

$\frac{0.46}{\sqrt{1+r^2}}L+1.3<W<\frac{2.53r}{\sqrt{1+r^2}}L-25.7......\left(f\right)$

又，本发明的正下方型背照灯装置，是画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面上配置的正下方型背照灯装置，其特征在于，具备所述发光部弯折，该发光部向所述液晶面板照射光的区域中，与所述横方向一致的方向上只存在M支的热阴极荧光灯、以及容纳所述热阴极荧光灯的筐体，所述热阴极荧光灯的支数M满足下述关系式，即

(公式9)

$0<N<\frac{1}{M}(0.90\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-2.17r)......\left(i\right)$

所述热阴极荧光灯的各个的功率W满足下述关系式，即

(公式10)

$\frac{0.46}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+1.3<W<\frac{2.53}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}-25.7......\left(j\right)$

又，本发明的正下方型背照灯装置是画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面上配置的正下方型背照灯装置，其特征在于，具备所述发光部弯折，该发光部向所述液晶面板照射光的区域中，与所述纵方向一致的方向上只存在M支的热阴极荧光灯、以及容纳所述热阴极荧光灯的筐体；所述热阴极荧光灯的支数M满足下述关系式，即

(公式13)

$\frac{0.46r}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+1.3<W<\frac{2.53r}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}-25.7......\left(m\right)$

所述热阴极荧光灯的各个的功率W满足下述关系式，即

(公式14)

$0<N<\frac{1}{M}(\frac{0.90}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{1.92}{r}.).....\left(n\right)$

本发明的液晶显示器是具备上述正下方型背照灯装置的液晶显示器。

如果采用本发明，即使是使用热阴极荧光灯作为光源的情况下也能够提供实用上能满足辉度、辉度均匀度以及寿命特性的背照灯装置。

又，本发明的第2方面的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯的各个的功率W满足关系式

(公式3)

$W<\frac{1.27}{\sqrt{1+r^2}}L+0.2......\left(c\right)$

本发明的第3方面的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯的各个的功率W满足关系式

(公式7)

$\frac{0.46}{\sqrt{1+r^2}}L+1.3<W<\frac{1.27r}{\sqrt{1+r^2}}L+0.2......\left(g\right)$

本发明的第4方面的正下方型背照灯装置，其特征在于所述热阴极荧光灯的各个的功率W满足关系式

(公式11)

$W<\frac{1.27}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+0.2......\left(k\right)$

本发明的第5方面的正下方型背照灯装置，其特征在于所述热阴极荧光灯的各个的功率W满足关系式

(公式15)

$\frac{0.46r}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+1.3<W<\frac{1.27r}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+0.2......\left(o\right)$

如果采用本发明第2方面到第5方面的结构，即使是使用线径细的电极也能够构成寿命长的背照灯装置。

又，本发明的第6方面的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯的个数N满足关系式

(公式4)

$0.12\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-0.02r<N<0.45\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-1.08r.......\left(d\right)$

本发明的第7方面的正下方型背照灯装置，其特征在于所述热阴极荧光灯的个数N满足关系式

(公式8)

$\frac{0.12}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{0.02}{r}<N<\frac{0.45}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{0.96}{r}.......\left(h\right)$

本发明的第8方面的正下方型背照灯装置，其特征在于所述热阴极荧光灯的个数N满足关系式

(公式12)

$\frac{1}{M}(0.12\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-0.02r)<N<\frac{1}{M}(0.45\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-1.08r.)......\left(l\right)$

本发明的第9方面的正下方型背照灯装置，其特征在于所述热阴极荧光灯的个数N满足关系式

(公式16)

$\frac{1}{M}(\frac{0.12}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{0.02}{r})<N<\frac{1}{M}(\frac{0.45}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{0.96}{r}.)......\left(p\right)$

如果采用第6方面到第9方面的结构，即使不使用特别的散热单元，也能够构成抑制随着时间的经过而劣化的背照灯装置。

本发明的实施形态的正下方型背照灯装置，其特征在于，满足所述比r＝9/16、所述个数N为0<N<0.44L-1.22、所述功率W为0.4L+1.3<W<2.2L-25.7的关系式。

本发明的实施形态的正下方型背照灯装置，其特征在于，满足所述比r＝9/16、所述功率W为0.4L+1.3<W<1.1L+0.2的关系式。

本发明的实施形态的正下方型背照灯装置，其特征在于，满足所述比r＝9/16、所述个数N为0.06L-0.01<N<0.22L-0.61的关系式。

又，本发明的实施形态的正下方型背照灯装置，其特征在于，满足关系式L≥26的关系式。

如果采用这样的结构，特别是在26型以上的大型液晶显示器中，与以往的使用冷阴极荧光灯的情况相比，支数少而且成本低，能够实现能耗效率也良好的液晶显示器。

附图说明

图1是表示本实施形态的液晶显示器1的结构的分解立体图。

图2是规定功率W的下限的实验结果的曲线图。

图3是规定功率W的上限的实验结果的曲线图。

图4(a)是规定灯的个数N的下限的实验结果的曲线图。(b)是规定灯个数N的下限的曲线图。

图5(a)是规定灯的个数N的上限的实验结果的曲线图。(b)是规定灯个数N的上限的曲线图。

图6是表示灯的形状与各种灯的个数N以及支数M的关系的图。

图7是表示灯的形状与各种灯的个数N以及支数M的关系的图。

图8是表示正下方型背照灯装置的大致结构的图。

图9是表示液晶面板的有效画面的平面图。

图10是表示关于一般式的导出的公式的图。

图11是表示r的值与功率W以及个数N的关系的表。

图12是表示导出的一般式的图，(a)表示画面的横方向的情况、(b)表示画面纵方向的情况。

图13是表示导出的一般式的图，(a)表示屈曲灯的画面横方向的情况、(b)表示屈曲灯的画面纵方向的情况。

符号说明

1   液晶显示器

10  背照灯装置

11  热阴极荧光灯

14   筐体

20   液晶面板

具体实施方式

本申请的发明人考虑到作为大画面化日益加速的液晶显示器用的背照灯，合适的不是使用现在成为主流的冷阴极荧光灯(CCFL)的背照灯，而是转移到使用与冷阴极荧光灯相比每一支荧光灯能够投入大输出功率的热阴极荧光灯(HCFL)的背照灯，进行了研究开发。在这样的开发研究中，本申请的发明人锐意研究的结果，发现了作为光源的热阴极荧光灯的个数以及各自的功率的理想的关系，实现了本发明。

以下参照附图对本发明的实施形态进行说明。在下面的图中，为了简化说明，对具有实质上相同的功能的结构要素以相同的参考符号表示。又，本发明不限于以下的实施形态。

图1是表示说明本发明的实施形态的正下方型背照灯装置10的结构用的液晶显示器1的分解立体图。

图1所示的液晶显示器1含有画面尺寸为对角L英寸并且画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板20和设置于其背面的正下方型背照灯装置10。

正下方型背照灯装置10由多支热阴极荧光灯11、以及容纳多支热阴极荧光灯11的筐体14构成。各热阴极荧光灯11由内表面上形成荧光体的灯泡以及设置于灯泡内，放出热电子的灯丝构成。

当采用本实施形态中的结构时，正下方型背照灯装置10具备使各热阴极荧光灯11放电稳定化的放电稳定化单元(A)、将各热阴极荧光灯11的灯丝的温度控制于适当值的灯丝温度控制单元(B)、确保正下方型背照灯10的适当图像辉度的图像辉度确保单元(C)、以及能够控制各热阴极荧光灯11的温度上升的温度上升可控单元(D)。

在这里，图像辉度确保单元(C)以及温度上升可控单元(D)通过使热阴极荧光灯的个数N满足关系式

(公式1)

$0<N<0.90\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-2.17r......\left(a\right)$

来实现。

而且，放电稳定化单元(A)以及灯丝温度控制单元(B)通过使各热阴极荧光灯11的功率W(瓦特)满足公式

(公式2)

$\frac{0.46}{\sqrt{1+r^2}}L+1.3<W<\frac{2.53}{\sqrt{1+r^2}}L-25.7......\left(b\right)$

所述的关系来实现。

又，温度上升可控单元(D)作为能够不使用散热装置而使所述各热阴极荧光灯11的温度维持在适当值内的散热装置不要单元(E)而发挥作用。

而且，图像辉度确保单元(C)和散热装置不要单元(E)通过使热阴极荧光灯的个数N满足关系式

(公式4)

$0.12\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-0.02r<N<0.45\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-1.08r.......\left(d\right)$ 来实现。

本实施形态中的正下方型背照灯装置10具备使个热阴极荧光灯11的放电稳定化的放电稳定化单元(A)、将灯丝的温度控制于适当值的灯丝温度控制单元(B)、确保适当图像辉度的图像辉度确保单元(C)、以及能够控制各热阴极荧光灯11的温度上升的温度上升可控单元(D)，但这些单元通过使热阴极荧光灯11的个数以及各自的功率的规定的关系得到满足来实现。因此，即使例如不在作为主光源的热阴极荧光灯外导入LED等辅助光源那样的单元，也能够确保图像能够很好看到的图像辉度。又，例如，即使不导入从背面冷却背照灯用的冷却风扇那样的单元，也能够使液晶面板不受温度的影响地工作。

也就是说，通常为了实现这些单元，有必要固定辅助光源或冷却风扇等，而且有必要设置驱动装置，但在本实施形态中，没有使用新的构件，利用灯11的个数和功率的关系，实现这些单元，因此能够使背照灯的结构简化，又能够避免了成本增加的问题。因此，如果采用的本实施形态的结构，不会由于发热而使液晶面板工作异常，可以实现能够提示具有理想的辉度的图像的具有热阴极荧光灯11的正下方型背照灯装置10。

以下参照其他附图对上述各关系式的技术的意义以及本发明的实施形态的更多细节进行说明。

1.正下方型背照灯单元的结构

图1是表示本实施形态的液晶显示器1的结构的分解立体图。

液晶显示器1具备液晶面板20以及设置于液晶面板背面的背照灯装置10。

液晶面板20是有效画面的尺寸为例如对角32英寸，有效画面21纵横比为16:9(纵方向长度除以横方向长度的比r为9/16)。

背照灯装置10为正下方型，包含筐体14、多个热阴极荧光灯11(图1中为6个)、点灯电路12、光学片类18。

筐体14是液晶面板20一侧的面开口，将多个热阴极荧光灯11以画面横方向的姿势(灯11的长度方向与画面横方向平行的姿势)并且在画面纵方向上保持规定间隔加以收容。又，为了向筐体14的液晶面板20一侧引出光线，从三方围绕热阴极荧光灯11的板形成具有光反射特性的反射板16。

在用于32英寸时，热阴极荧光灯(以下有时简称“灯”)11的尺寸为，玻璃管的外径为12mm、壁厚为0.8mm、长度为730mm。又，在玻璃管内封入的气体为例如Ar50％ Kr50％的混合气体，气压为600Pa。

又，对应于其他画面尺寸的灯的尺寸如下所示。

45英寸用......玻璃管的外径12mm、壁厚0.8mm、长度1010mm

65英寸用......玻璃管的外径25.5mm、壁厚0.8mm、长度1499mm

105英寸用......玻璃管的外径38mm、壁厚0.9mm、长度2367mm

点灯电路12是对灯11提供电力的电源电路，具备能够任意设定提供的电量的调光功能。

光学片类18是将漫射板、漫射片、棱镜片、偏光板等具有光学作用的薄片叠层的薄片，光学片类18的表面形成背照灯装置的发光面，该发光面对辉度均匀性有很高的要求。

2.相对于画面尺寸L的功率W的范围

下面，对调节与液晶面板的画面尺寸对应的长度的灯与其功率W(瓦特)的关系的实验进行说明。

(1)功率W的下限

图2是规定功率W的下限的实验结果的曲线图。曲线图的横轴是画面尺寸L(单位英寸)，纵轴是1支灯的功率W。

如果是32英寸则长度为730mm、如果是45英寸则长度为1010mm，本实验是将灯配置于画面横方向上的情况下，与画面尺寸对应的长度的热阴极荧光灯点亮，对其放电状态进行评价。

这个评价是，如果在放电时发生在玻璃管内在长度方向移动的浓淡的条纹(以下称为移动条纹)又消失，就判断为投入的功率W不够，对这样的灯判断为不稳定(图中[×])，又，对于稳定持续放电的灯判断为稳定(图中[○])。

如图2所示，从实验结果可以看出，如果功率W是在一次式W＝0.4L+1.3的曲线图之上的领域(不包含边界)，放电是稳定的。

也就是说功率W满足下述关系式是理想的，即

0.4L+1.3<W                                       ......(式1)而且通过使该关系式(式1)得到满足，能够实现使各热阴极荧光灯11的放电稳定化的放电稳定化单元(A)。

(2)功率W的上限

图3是规定功率W的上限的实验结果的曲线图。曲线图的横轴是画面尺寸L(单位为英寸)，纵轴是1支灯的功率W。

本实验使对应于画面尺寸的长度的热阴极荧光灯(32英寸用的是外径12mm、长度730mm，45英寸用的是外径18mm、长度1010mm)点亮，在不变为短寿命的前提下调查灯的功率W的上限。

投入灯的功率W过大时，发射极迅速损耗在短时间内达到寿命，使背照灯不耐使用。

该发射极损耗的速度由灯电流和由预热电流决定的电极温度决定。

在灯电流小的情况下，可以使电极温度维持于能够尽可能快地实现由于预热电流的附加导致的热电子发射的程度。

相对于此，在灯电流过大的情况下，即使预热电流为0也会由于蒸发导致发射极耗损。这时的电极温度可以从热电阻Rh与冷电阻Rc的比来推定，如果Rh/Rc值在6以下，电极温度大约在1000℃以下，如果在该范围内，则没有由蒸发造成的发射极极端损耗的情况发生。

在本实验中，根据点亮的灯的电气特性的评价和模拟调查Rh/Rc为6以下的灯功率W的上限。

如图3所示，可知功率W在公式

W<2.2L-25.7          ......(式2)的范围即可。因此，通过使其满足该(式2)的关系，可以实现将各热阴极荧光灯11的灯丝的温度控制于适当值的灯丝温度控制单元(B)。

但是，该范围限于使用能够流过灯电流0.8A的粗线径(0.08mm)的电极的情况。

为了使用粗线径，形成支持发射极的结构，电极主体变大，光学设计变得困难。在使用对发射极能够充分支持，而且能够容纳于外径20mm左右的玻璃管内的电极的情况下的范围，形成下面所述的经验公式。

W<1.1L+0.2        ......(式3)

总之，通过满足关系式(式3)，也能够实现灯丝温度控制单元(B)

(3)功率W的范围的归纳

从上述说明可知，使热阴极荧光灯配置于纵横比16:9的画面横方向上的情况下的画面尺寸L与功率W的关系满足下述公式，即

0.4L+1.3<W<2.2-25.7         ......(式4)，

更理想的是满足公式

0.4L+1.3<W<1.1+0.2         ......(式5)。

3.对于画面尺寸L的灯的个数N的范围

(1)灯的个数N的下限

接着，调查相对于画面尺寸L的最适合的灯的个数N的下限。

实验的概要如下所述。

首先，使用对应于上述32英寸的灯(外径12mm、长度730mm)，构成32英寸的背照灯装置。

灯的个数为1、2、3、4、5个的不同数值，对应于灯的个数，使背照灯装置的发光面的辉度尽可能均匀，而且决定反射板与灯的配置位置，以形成薄型(装置的纵深短的)结构。

具体地说，灯与反射板的距离大约1mm～5mm，灯到漫射板的距离大约5mm～33mm。

而且，将液晶面板配置于背照灯装置的发光面侧，在使灯的功率W满足(式5)的条件下进行驱动，在液晶画面上，显示具有各种色彩·灰度的静止画面以及运动画面。显示的画面由包含发明者的多名评价者进行观察并且评价。

从其结果可知，在1个灯的情况下不管对光学系统如何下工夫，画面都过暗，即使在暗的地方可以使用，在亮的地方也无法得到具有的充分的对比度的满意的图像，因此至少需要2个灯。

又，以上述外径18mm、长度1010mm的灯构成画面尺寸45英寸的背照灯装置，使灯的个数为不同的2、3、4、6、8。又，外径18mm与12mm之差，被确认是对结果没有影响的大小的差。

在该45英寸的情况下，同样进行评价时，也了解到3支以上的灯是必要的。

本实验的结果如图4A的曲线图所示。从该实验可以看出，灯的个数N只要是满足下述公式，即

0.06L-0.01<N            ......(式6)的范围即可。因此，通过使其满足该(式6)关系式，能够实现确保正下方型背照灯10的适当的图像辉度的图像辉度确保单元(C)。又，在图4A的曲线图中，还对于画面尺寸65英寸的背照灯装置的值作图示于图4B。

(2)灯个数N的上限

接着，进行调查个数N上限的实验。

热阴极荧光灯与冷阴极荧光灯相比，会使电极附近的温度高出1.5～2.0倍，因此产生的热导致背照灯装置的构件劣化的问题变大。构成32英寸的背照灯装置，在灯的功率W满足(式5)的条件下进行驱动的情况下，在6支以下时，没有温度问题，能够顺利工作。在7支以上时，会产生筐体底面的反射板变色、漫射板翘曲、液晶的错误动作中的至少某一个问题。这些问题通过对背照灯单元内送风，将底面的反射板做成散热性良好的构件(例如金属板)，能够有某种程度的降低。又，当形成14支以上时，即使对散热单元下工夫也会使由于热导致的随时间而劣化达到无法抑制的程度。

另一方面，已有的32英寸的背照灯装置中使用16冷阴极荧光灯，45英寸的背照灯装置中使用24支冷阴极荧光灯。因此，如果采用本实施形态的结构，能够将灯的支数以及点灯电路的个数降低到一半以下。又，为了驱动45英寸的背照灯装置中的冷阴极荧光灯，对于每一支，点灯电路需要2个，因此该成本降低的效果是显著的。

另一方面，在使用外径18mm的灯的45英寸的背照灯装置的结构的情况下，如果是9支以下，就不需要特别的散热单元，采用20支以上时热导致的随着时间的劣化会达到不能抑制的程度。

本实验的结果如图5A的曲线图所示。从这个实验可以看出，灯个数N的范围只要满足公式

N<0.44L-1.22                   ......(式7)，

更理想的是

N<0.22L-0.61                   ......(式8)。

因此，通过使其满足关系式(式7)能够实现可控制各热阴极荧光灯11的温度上升的温度上升可控单元(D)。又，通过使其满足(式8)的关系式，可实现能够不使用散热装置而使各热阴极荧光灯11的温度控制于适当值内的散热装置不要单元(E)。

又，图5A的曲线图中，关于画面尺寸65英寸的背照灯装置的值作图得到的曲线图示于图5B。

(3)灯的个数N的范围的归纳

从以上的实验结果及其考察，可以看出如果是

0<N<0.44L-1.22             ......(式9)，

则在暗的地方能够看见液晶面板上的画面，而且以适当形成散热单元为条件，能够构成不受由热的不良影响的背照灯装置。

如果是

0.06L-0.01<N<0.22L-0.61......(式10)，即使明亮的地方也可以得到鲜明的对比度高的满意的图像，而且，即使不使用特别散热单元也可以构成不会随着时间的经过而劣化的背照灯装置。该范围的个数N通过验证确认能够适用于65英寸(灯的外径25.5mm、长度149mm)、105英寸(灯的外径38mm、长度2367mm)。

4.背照灯装置结构的具体例

下面对满足(式4)、(式10)的，试制的背照灯装置的结构的具体例进行说明。

将热阴极荧光灯(外径12mm、长度730mm)横向放置并使用4支构成32英寸的背照灯装置，每1支投入22W的功率。

又，将热阴极荧光灯(外径18mm、长度1010mm)横向放置并使用6支构成45英寸的背照灯装置，每1支投入30W的功率。

可以确认，两个背照灯装置在与液晶面板组合的情况下，即使在明亮的地方也能够得到十分鲜明的对比度高的满意的图像，同时不必有特别的散热单元就能够构成不会随着时间的经过而劣化的背照灯装置。

5.在画面纵向配置灯的情况的功率W与个数N的范围

迄今为止，是对热阴极荧光灯相对于画面大致横向配置的情况进行了说明，但是对在大致纵向方向上配置的情况下的功率W，将画面的纵横比(9:16)用于(式2)、(式3)或(式4)、(式5)，比0.23(＝0.4×9/16)L+1.3<W<1.2(＝2.2×9/16)L-25.7＝0.23L+1.3<W<1.2L-25.7                       ......(式11)更好的范围是0.23L+1.3<W<0.62L+0.2          ......(式12)。

对于个数N，根据(式7)、(式8)得到新的经验公式。

比0<N<0.78L-3.43         ......(式13)更好的是

0.13L-0.04<N<0.39L-1.71         ......(式14)。

6.使用屈曲灯的情况下的范围

到此为止说明的是发光部大致为直线状的热阴极荧光灯，但在使用发光部屈曲为U字形、S字形、M字形的热阴极荧光灯的情况下，也能够规定功率W和灯的支数M(不是个数N)的范围。

图6、图7是表示灯的形状和各自的个数N以及支数M的关系的图。

如图6(a)所示，灯含有内表面形成荧光体的筒状的灯泡以及设置于该灯泡的两端，放出热电子的一对灯丝。

发光部弯折的灯的情况下，可以用对液晶面板照射光的领域(以下称为“光照射领域”)中存在于直线方向的灯的支数M进行规定。

该光照射领域也可以说是从背照灯装置取出光的光取出区域。又，热阴极荧光灯除了配设于两端部的电极附近外，电极间的阳极光柱部份同样发光，将阳极光柱部分作为光源利用，因此上述光照射区域也可以说是对应于灯的阳极光柱部分的区域。

光照射领域中存在的灯的支数在发光部呈大致直线状的灯的情况下与(图6(a))每一个灯1支相同数量。

而U字形灯的情况下(图6(b))每1个灯为2支(M＝2N的关系)。因为灯虽然是1个，但是除了U字形的曲部外，也利用2支的直线部分作为发光部。

如图6(c)所示的灯在2支玻璃管远离电极的一侧，通过接合形成架桥形状，阳极光柱形成U字形。这种情况下，也是在光照射区域中1个灯在直线方向上存在2支。

图7(a)所示的灯，阳极光柱部分形成S形。这种情况下，与图6(b)相同考虑，看作灯在1个中在直线方向存在3支。

图7(b)所示的灯，阳极光柱部分形成M(W)字形。这种情况下，看作灯在1个中在直线方向存在4支。

(1)画面横方向配置时

这样，光照射区域中直线横方向只存在M支的灯的功率W与支数M的关系，由于阳极光柱部的大致为直线的部份的长度比其他部份、例如接合部等非发光部的长度大，与(式4)、(式5)一样导出，

0.4LM+1.3<W<2.2LM-25.7                  ......(式15)更理想的是采用

0.4LM+1.3<W<1.1LM+0.2                ......(式16)的范围。

又，画面尺寸L、个数N以及支数M的关系，与(式7)、(式8)一样导出，

N<(0.44L-1.22)/M                            ......(式17)更理想的是采用

(0.06L-0.01)/M<N<(0.22L-0.61)/M             ......(式18)的范围。

(2)画面纵方向配置时

灯在画面纵方向只存在M支的情况下，与在画面横方向配置时同样能够导出关系式。其结果如下。

0.23LM+1.3<W<1.2LM-25.7                  ......(式19)更理想的是

0.23LM+1.3<W<0.62LM+0.2                      ......(式20)。画面尺寸L、个数N以及支数M的关系式为

0<N<(0.78L-3.43)/M                           ......(式21)更理想的是

(0.13L-0.04)/M<N<(0.39L-1.71)M               ......(式22)。

7.关于热阴极荧光灯

本实施形态中，是以热阴极荧光灯代替以往一般使用的冷阴极荧光灯作为正下方型背照灯装置的光源使用的。

冷阴极荧光灯中，随着画面尺寸变大启动电压和驱动电压变高，因此电路以及机构部件价格也容易变高。因此本发明对于例如26英寸以上的大型液晶显示器特别有效。

又，冷阴极荧光灯，特别是40英寸的情况下，即使是对冷阴极荧光灯进行两侧驱动，也需要保持浮动等绝缘性用的机构。又，冷阴极荧光灯的情况下存在由于漏电导致的电力损失，这些与灯的长度大体上成比例。

在冷阴极荧光灯的情况下，相对于画面尺寸的电力损失率大体上是一定的。另一方面即使热阴极荧光灯也需要维持电极温度用的能量，发生对发光无贡献的电力损失。但在，热阴极的电极损耗与画面尺寸(灯长度)无关，是一定值，由阳极光柱部分的长度决定对发光有贡献的电力。相对画面尺寸热阴极荧光灯的电力损耗率单调减少。冷阴极荧光灯的漏电流导致的电力损耗率，如果画面尺寸小，则与热阴极荧光灯的电极加热造成的电力损耗率相同或比其更小，但是如果画面尺寸大，则显然冷阴极荧光灯的电力损耗更大。根据以上所述，画面尺寸如果是26英寸以上，则由于使用热阴极荧光灯，在冷阴极荧光灯的情况下1kV左右的驱动电压，在热阴极荧光灯的情况下，可以用100V以下电压驱动，可以使电力损耗率比冷阴极荧光灯小，电路、机构的构件的成本降低效果大。如果画面尺寸在40英寸以上，不需要特别的绝缘性维持机构就能够构成电力损耗小的背照灯。

8.关于公式的一般化

在以上说明中，是只限于纵横比为16:9(r＝9/16)的情况的关系式，通过以r＝9/16时为基准，求修正系数，能够导出一般式。下面对即使是纵横比有变化也能够使用的一般式的导出进行说明。

(1)功率W

a.在画面横方向配置时

图9表示尺寸对角线L英寸的画面。

图10表示关于一般式导出的公式。图11是表示r的值、功率W与个数N之间的关系的表，表中r＝3/4与纵横比4:3意义相同。

图12表示导出的一般式，(a)表示画面横方向的情况，(b)表示画面纵方向的情况。

图13是表示导出的一般式的图，(a)表示屈曲灯的画面横方向的情况、(b)表示屈曲灯的画面纵方向的情况。

首先，画面的纵方向记为y，画面的横方向记为x。在这里，画面的纵方向长度除以横方向长度的比记为r，r定义为

r≡y/x                                       ......(式31)

又，L用x和y表示为(式41)。

将W＝A×L+B                                  ......(式32)

改写为W＝A×a×L+B                           ......(式33)

赋予修正系数a，如(式42)所述求修正系数a。

利用该修正系数a与(式3)的曲线(图2)的斜率的乘积可以将(式3)变成一般公式，

W<1.1aL+0.2                                     ......(式34)。

同样，将(式4)、(式5)改写成一般式，通过将修正系数a置换为比r，(式4)、(式5)的一般式变成(式52)、(式53)。

b.画面纵方向配置时

还有，在纵向配置的情况下，与横向配置的情况一样，赋予修正系数a和b，得到

W＝A×a×L+B                              ......(式34)和

W＝A×b×L+B                              ......(式35)

使其变成(式42)和(式43)，求修正系数a和b。于是，(式11)和式(式12)的一般式就成为(式62)、(式63)。

(2)个数N

对于个数N，也与功率W一样求修正系数。在这种情况下，得到必要的亮度所需要的辉度(功率)以及点亮时发生的热正比于画面尺寸L的2次方，因此像(式44)那样求修正系数λ。

还有，修正系数λ有

λ＝ab                                    ......(式36)的关系。

a.在画面横方向配置时

在横置的情况下，采用(式45)。

该(式45)中的k、Q的变数是计算上使用的任意变数。(式45)中，借助于因式分解，作出微小值项，进行去除该微小值项的计算。根据该公式，将灯配置于画面横方向的情况下，灯的个数N的一般式，是相对于r＝9/16的情况下算出的公式，一次项用与修正系数b的乘积，0次项用与修正系数(b/a)的乘积。

(式9)、(式10)的一般式分别如(式51)、(式54)所示。

b.在画面纵方向配置时

纵向配置的情况下，采用(式46)。根据该公式，将灯配置于画面纵方向的情况下的灯的个数N的一般式，是相对于r＝19的情况下计算出的公式，1次项用与修正系数a的乘积，0次项用与修正系数(a/b)的乘积。

(式13)、(式14)的一般式分别如(式61)、(式64)所示。

(3)使用屈曲灯的情况下的一般式

a.在画面横方向配置时

同样进行，能够求一般式，对应于(式15)、(式16)的一般式分别变成如(式72)(式73)所示的结果。

又，对应于(式17)、(式18)的一般式，分别变成如(式71)、(式74)所示的结果。

b.在画面纵方向配置时

同样进行，能够求一般式，对应于(式19)、(式20)的一般式分别变成如(式82)、(式83)所示的结果。

又，对应于(式21)、(式22)的一般式分别变成如(式81)、(式84)所示的结果。

工业应用性

如果采用本发明的正下方型背照灯装置，通过将功率W、个数N等限制于规定范围，能够提供实用上有用的背照灯装置。

Claims (19)

1.一种正下方型背照灯装置，是画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面上配置的正下方型背照灯装置，其特征在于，具备

多支热阴极荧光灯、以及

以及容纳所述多支热阴极荧光灯的筐体；

各所述热阴极荧光灯包含内表面上形成荧光体的灯泡、以及设置于所述灯泡内，放出热电子的灯丝；

所述正下方型背照灯装置具备

使所述各热阴极荧光灯的放电稳定化的放电稳定单元、

将所述各热阴极荧光灯的所述灯丝的温度控制为适当的值的灯丝温度控制单元、

确保所述正下方型背照灯的适当图像辉度的图像辉度确保单元、以及

能够控制所述各热阴极荧光灯的温度上升的温度上升可控单元；

所述图像辉度确保单元以及所述温度上升可控单元通过使所述热阴极荧光灯的个数N满足下述公式，即

(公式1)

$0<N<0.90\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-2.17r......\left(a\right)$

的关系来实现，而且所述放电稳定化单元与所述灯丝温度控制单元通过使所述各热阴极荧光灯的功率W(瓦特)满足下述公式，即

(公式2)

$\frac{0.46}{\sqrt{1+r^2}}L+1.3<W<\frac{2.53}{\sqrt{1+r^2}}L-25.7......\left(b\right)$

的关系式来实现。

2.根据权利要求1所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述温度上升可控单元作为能够不使用散热装置而使所述各热阴极荧光灯的温度维持在适当值内的“散热装置不要单元”发挥作用，

所述图像辉度确保单元以及“散热装置不要单元”通过使所述热阴极荧光灯的个数N利用满足下述公式，即

(公式4)

$0.12\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-0.02r<N<0.45\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-1.08r......\left(d\right)$

的关系来实现。

3.一种正下方型背照灯装置，是画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面上配置的正下方型背照灯装置，其特征在于，具备

发光部大致为直线状的热阴极荧光灯、以及

使其长度方向与所述横方向一致地容纳所述热阴极荧光灯的筐体；

所述热阴极荧光灯的个数N满足下述关系式，即

(公式1)

$0<N<0.90\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-2.17r......\left(a\right)$

所述热阴极荧光灯的各自的功率W(瓦特)满足下述关系式，即

(公式2)

$\frac{0.46}{\sqrt{1+r^2}}L+1.3<W<\frac{2.53}{\sqrt{1+r^2}}L-25.7......\left(b\right).$

4.根据权利要求3所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，满足下述关系式，即

所述比r＝9/16、

所述个数N为0<N<0.44L-1.22、

所述功率W为0.4L+1.3<W<2.2L-25.7。

5.根据权利要求3所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯的各自的功率W满足下述关系式，即

(公式3)

$W<\frac{1.27}{\sqrt{1+r^2}}L+0.2......\left(c\right).$

6.根据权利要求5所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，满足下述关系式，即

所述比r＝9/16、

所述功率W为0.4L+1.3<W<1.1L+0.2。

7.根据权利要求3或5所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯的个数N满足下述关系式，即

(公式4)

$0.12\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-0.02r<N<0.45\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-1.08r......\left(d\right).$

8.根据权利要求7所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，满足下述关系式，即

所述比r＝9/16、

所述个数N为0.06L-0.01<N<0.22L-0.61。

9.一种正下方型背照灯装置，画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面上配置的正下方型背照灯装置，其特征在于，具备

发光部大致为直线状的热阴极荧光灯、以及

使其长度方向与所述纵方向一致地容纳所述热阴极荧光灯的筐体；

所述热阴极荧光灯的个数N满足下述关系式，即

(公式5)

$0<N<\frac{0.90}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{1.92}{r}......\left(e\right),$

所述热阴极荧光灯各个的功率W满足下述关系式，即

(公式6)

$\frac{0.46r}{\sqrt{1+r^2}}L+1.3<W<\frac{2.53r}{\sqrt{1+r^2}}L-25.7......\left(f\right).$

10.根据权利要求9所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯各个的功率W(瓦特)满足下述关系式，即

(公式7)

$\frac{0.46r}{\sqrt{1+r^2}}L+1.3<W<\frac{1.27r}{\sqrt{1+r^2}}L+0.2......\left(g\right).$

11.根据权利要求9或10所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热荧光灯的个数N满足下述关系式，即

(公式8)

$\frac{0.12}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{0.02}{r}<N<\frac{0.45}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{0.96}{r}......\left(h\right).$

12.一种正下方型背照灯装置，是画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面上配置的正下方型背照灯装置，其特征在于，具备

发光部弯折，该发光部向所述液晶面板照射光的区域中，与所述横方向一致的方向上只存在M支的热阴极荧光灯、以及

容纳所述热阴极荧光灯的筐体；

所述热阴极荧光灯的支数M满足下述关系式，即

(公式9)

$0<N<\frac{1}{M}(0.90\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-2.17r)......\left(i\right),$

所述热阴极荧光灯各个的功率W满足下述关系式，即

(公式10)

$\frac{0.46}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+1.3<W<\frac{2.53}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}-25.7......\left(j\right).$

13.根据权利要求12所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯各个的功率(W)满足下述关系式，即

(公式11)

$W<\frac{1.27}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+0.2......\left(k\right)$

14.根据权利要求12或13所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯的个数N满足下述关系式，即

(公式12)

$\frac{1}{M}(0.12\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-0.02r)<N<\frac{1}{M}(0.45\frac{r}{\sqrt{1+r^2}}L-1.08r)......\left(l\right).$

15.一种正下方型背照灯装置，是画面尺寸为对角L英寸并且所述画面的纵方向长度除以横方向长度的比为r的液晶面板的背面上配置的正下方型背照灯装置，其特征在于，具备

发光部弯折，该发光部向所述液晶面板照射光的区域中，在和所述纵方向一致的方向上只存在M支的热阴极荧光灯、以及

容纳所述热阴极荧光灯的筐体；

所述热阴极荧光灯的支数M满足下述关系式，即

(公式13)

$\frac{0.46r}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+1.3<W<\frac{2.53r}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}-25.7......\left(m\right),$

所述热阴极荧光灯的各自的功率W满足下述关系式，即

(公式14)

$0<N<\frac{1}{M}(\frac{0.90}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{1.92}{r})......\left(n\right).$

16.根据权利要求15所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯的各个的功率满足下述关系式，即

(公式15)

$\frac{0.46r}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+1.3<W<\frac{1.27r}{\sqrt{1+r^2}}\mathrm{LM}+0.2......\left(o\right).$

17.根据权利要求15或16所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，所述热阴极荧光灯的个数N满足下述关系式，即

(公式16)

$\frac{1}{M}(\frac{0.12}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{0.02}{r})<N<\frac{1}{M}(\frac{0.45}{\sqrt{1+r^2}}L-\frac{0.96}{r})......\left(p\right).$

18.根据权利要求1～17中的任一项所述的正下方型背照灯装置，其特征在于，满足关系式L≥26。

19.一种液晶显示器，其特征在于，具备权利要求1～18中的任一项所述的正下方型背照灯装置。

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