JP2000338895A - 直下式バックライト装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光出射面の所望の輝度均斉度を簡単な構成によ
る輝度調整手段により容易に保つことができ、製造も容
易な直下式バックライト装置を提供する。 【解決手段】ケーシング２内部に収容された蛍光ランプ
１と投光開口２ａとの間に、蛍光ランプ１の長手方向に
沿って配設された長尺状の輝度調整手段４を配設した。
輝度調整手段４は長手方向に直交する方向の断面におけ
る中心部の肉厚が最大となるように形成されており、蛍
光ランプ１や光拡散板３諸条件に応じて、輝度調整手段
４の形状や材質の直線透過率などを調整することによ
り、所望の輝度均斉度を容易に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

【０００１】本発明は直下式バックライト装置およびこ
れを用いた液晶表示装置に関する。

【従来の技術】表示面積が比較的小さい液晶表示装置に
用いられるバックライト装置は、薄形にできることか
ら、アクリル樹脂の導光板を用いるサイドライト式バッ
クライト装置が多く用いられている。

【０００２】最近、液晶表示装置の大形化が進み、大形
の液晶パネルが開発されるようになってきた。液晶パネ
ルが大形化すると、サイドライト式バックライト装置で
は、導光板も大形化するために、重量が大きくなりす
ぎ、液晶表示装置が所要の重量を超えてしまうという問
題がある。また、大形の導光板は、コストも高いので、
バックライト装置のコストアップになる。

【０００３】また、液晶パネルのサイズの如何にかかわ
らず直下式バックライト装置は、サイドライト式に比較
して装置が厚くて大形になりやすいという点があるが、
軽量で安価であるという特徴がある。

【０００４】そこで、１５インチ程度以上の大形の液晶
表示装置に用いるバックライト装置においては、直下式
バックライト装置が見直され、採用される傾向にある。

【０００５】直下式バックライト装置において注意しな
ければならない点は、光出射面の背方に蛍光ランプが配
置されるので、光出射面において、蛍光ランプ直上の輝
度と蛍光ランプから離間している部分とで、大きな輝度
むらが生じることである。

【０００６】これを改善する従来技術として、実公昭６
３−６７６７号公報に記載された構成が知られている。
この従来技術は光出射面と蛍光ランプの間に蛍光ランプ
の長手方向に沿って配設された透明部材に反射面を形成
して遮光性を持たせた光ムラ除去部材で構成されてお
り、輝度均斉度の改善が達成できるというものである。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は透明部材に遮光部分を網点状に形成する反射面を印
刷させた光ムラ除去部材を形成しているため、印刷工程
の追加や、機種別により印刷パターンの変更など、製造
が煩雑であるばかりではなくコスト上昇もまねいてしま
うという問題がある。さらに、バックライトを薄形化に
して光出射面と光ムラ除去部材とが近接した場合、光ム
ラ除去部材の遮光性を持たせた反射面部分が黒い影とな
って、光出射面に映るという問題もある。

【０００７】本発明は、光出射面の所望の輝度均斉度を
簡単な構成による輝度調整手段により容易に保つことが
でき、製造も容易な直下式バックライト装置を提供する
ことを目的とする。

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の直下式
バックライト装置は、線状の蛍光ランプと；蛍光ランプ
を内部に収容し投光開口を備えたケーシングと；ケーシ
ングの投光開口に配設された光拡散板と；光拡散性材料
によって形成され、蛍光ランプと光拡散板との間に蛍光
ランプの長手方向に沿って配設された長尺状の輝度調整
手段と；を具備していることを特徴としている。

【０００８】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【０００９】蛍光ランプは、ガラス管、ガラス管の両端
部に封装した一対の電極、ガラス管の内面側に形成した
蛍光体層、およびガラス管内に封入した放電媒体を備え
て構成されている。放電媒体は、たとえば水銀および希
ガスからなるものと、キセノンなどの希ガスを主体とす
るものとが知られている。電極は、管径が数ｍｍ以下の
細長いガラス管の場合には、主として冷陰極が用いられ
ているが、上記以上の管径の蛍光ランプには熱陰極が採
用されてもよい。しかし、本発明においては、管径は問
わないので、冷陰極および熱陰極のいずれであってもよ
い。

【００１０】また、蛍光ランプは、線状の部分を有して
いれば、任意の形状をなしていることができる。たとえ
ば、直管、Ｕ字状、Ｗ字状などであることを許容する。

【００１１】ガラス管の内面側に形成される蛍光体層
は、ガラス管の内面に直接形成してもよいが、要すれば
アルミナなどの保護膜をガラス管の内面に形成し、その
上に蛍光体層を形成してもよい。蛍光体は、３波長発光
形の蛍光体が演色性および発光効率が高いので好ましい
が、要すればハロリン酸塩蛍光体などの蛍光体を用いる
ことができる。

【００１２】さらに、蛍光ランプは、光出射面の面積お
よび所要の輝度に応じて任意所望の数の蛍光ランプを用
いることができる。

【００１３】ケーシングは、蛍光ランプを内部に収容
し、投光開口に光拡散板を配設するが、その形状、構造
および材質などは問わない。

【００１４】また、蛍光ランプを所定の位置に支持する
ために、ランプホルダ、ランプソケットなどを配設する
ことができる。さらに、要すれば蛍光ランプ点灯装置た
とえば高周波インバータ点灯装置、蛍光ランプに対する
反射板などを内部に配設することもできる。

【００１５】光拡散板は、ケーシングの投光開口に配設
されて、その外表面は光出射面を構成する。しかし、光
拡散板の外側面にさらにプリズムシート、偏光フィルム
などの光拡散シートが配設される場合には、光拡散シー
トの外表面が光出射面を構成する。なお、光出射面の前
方に液晶表示パネルなどの表示手段を配設する。

【００１６】光拡散板は、バックライト装置をなるべく
薄形に構成しようとする場合に特に効果的であり、合成
樹脂たとえばアクリル、ポリカーボネート樹脂を乳白に
形成した板材などから形成されている。

【００１７】輝度調整手段は、蛍光ランプと光拡散板と
の間に蛍光ランプの長手方向に沿って配設されている
が、この素材は所望の光拡散性を有していれば特に限定
されるものではない。たとえば、光工学的特性に優れた
アクリル樹脂や、耐熱性に優れたポリカーボネート樹脂
等を使用することができる。

【００１８】本発明の直下式バックライト装置は、液晶
表示装置に最適であるが、これに用途が限定されるもの
ではない。たとえば、内照式の表示装置や誘導灯装置な
ど様々な用途に適応する。

【００１９】本発明の直下式バックライト装置は、まず
蛍光ランプの点灯よりガラス管表面から光が拡散板に向
かって照射される。照射光のうち蛍光ランプの直上方向
の照射光は輝度調整手段によって所望の光で拡散され、
拡散板に到達する。これにより輝度調整手段は従来技術
の光ムラ除去部材のような印刷工程を不要とし、容易に
製造でき、所望の輝度均斉を保つことができる。

【００２０】請求項２の発明の直下式バックライト装置
は、請求項記載１記載の直下式バックライト装置におい
て、輝度調整手段は、長手方向に直交する方向の断面に
おける中心部が、蛍光ランプ長手方向の中心軸上に対向
するように配設されているとともに、この中央部の肉厚
が最大となるように形成されていることを特徴としてい
る。

【００２１】光拡散板上の光出射面において、輝度分布
を均斉化するためにランプ直上の輝度を抑制することに
なる。このためには、輝度調整手段の中心部が蛍光ラン
プの長手方向の中心軸上に対向するように配設され、輝
度調整手段の中央部の肉厚が最大となることが効果的に
なる。すなわち、輝度調整手段を輝度が高い蛍光ランプ
の中心軸上の肉厚を最大にすることで、拡散がより多く
なり、蛍光ランプ直上の輝度が抑制されることになる。

【００２２】輝度調整手段は中央部の肉厚が最大であれ
ばその形状は限定しない。たとえば、半円形形状、三角
形形状、台形形状等であってもよい。すなわち、所望の
配光が得られるように輝度調整手段を長手方向に直交す
る方向の断面における両端の肉厚よりも中央部の肉厚が
厚い形状であればよい。

【００２３】請求項２の直下式バックライトは蛍光ラン
プの点灯により照射された光が、蛍光ランプ中心軸上に
位置している輝度調整手段の最大肉厚部によって蛍光ラ
ンプ直上の光は抑制され、蛍光ランプより離れた光は抑
制されず、輝度分布の均斉度をより均一化することがで
きる。

【００２４】請求項３の発明の直下式バックライト装置
は請求項１または２記載の直下式バックライト装置にお
いて、輝度調整手段は、蛍光ランプと光拡散板との中間
位置よりも蛍光ランプに近い位置に配設されていること
を特徴としている。

【００２５】請求項３の作用は輝度調整手段を蛍光ラン
プの近くに配設することにより、拡散範囲が広くなり、
光出射面の輝度のむらを防止し装置をより薄形化するこ
とができる。

【００２６】請求項４の発明の直下式バックライト装置
は請求項１ないし３いずれか一記載の直下式バックライ
ト装置において輝度調整手段は、直線透過率が２０％〜
９０％となるように形成されていることを特徴としてい
る。

【００２７】本発明は、輝度調整手段の特性を規定して
いるものである。輝度調整手段の直線透過率が２０％未
満では蛍光ランプ直上に影ができてしまい、直線透過率
９０％以上では蛍光ランプ直上が明るすぎ、蛍光ランプ
より離れた場所の輝度が低下するため、いずれも輝度分
布の均斉度の均一化を図ることができない。

【００２８】また、輝度調整手段の長手方向に直交する
方向の断面における肉厚が両端と中央部で異なる場合
は、両端部、中央部それぞれの直線透過率が２０％〜９
０％の範囲内となるように断面形状を調整すればよい。

【００２９】請求項４の作用は輝度調整手段の直線透過
率を２０％〜９０％と規定することによって、直下式バ
ックライトの輝度調整手段の最適化を行うことができ
る。

【００３０】請求項５の発明の直下式バックライト装置
は請求項１ないし４いずれか一記載の直下式バックライ
ト装置において輝度調整手段は、幅寸法が蛍光ランプの
直径以上で形成されていることを特徴としている。

【００３１】輝度調整手段の幅寸法は、幅が蛍光ランプ
の直径よりも小いと、光出射面の平均輝度の均斉度にム
ラができてしまう。したがって、輝度調整手段の幅寸法
は蛍光ランプの直径よりも大きくすることが望ましい。

【００３２】請求項６発明の直下式バックライト装置は
請求項５記載の直下式バックライト装置において、ケー
シングの内部に蛍光ランプが平行に複数本収容されてお
り、輝度調整手段の幅寸法が蛍光ランプ間距離の半分以
下で形成されていることを特徴としている。

【００３３】蛍光ランプ間距離とは蛍光ランプ中心軸間
の距離（ランプ配設ピッチ）を意味する。

【００３４】輝度調整手段の幅寸法が蛍光ランプ直径よ
りも長く、蛍光ランプ間距離未満であれば、複数の蛍光
ランプ間の中間部分の輝度の低下を抑えることができ
る。

【００３５】請求項６または請求項７の作用は蛍光ラン
プの点灯により照射された光が、適切な幅寸法で配設さ
れた輝度調整手段によって拡散され、請求項１ないし５
いずれか一記載の装置より最適平均輝度が得られ、輝度
の均斉度をより均一に保つことができる。

【００３６】請求項８の発明の液晶表示装置は、請求項
１ないし７のいずれか一記載の直下式バックライト装置
と；直下式バックライト装置の光出射面に配設された液
晶表示手段と；を具備していることを特徴としている。

【００３７】本発明の液晶バックライト装置は、４０イ
ンチ以上の大形のものから数インチ程度の小形のものま
で適応する。そして、テレビジョン受像機、コンピュー
タのモニタ、プレゼンテーション装置、広告装置、小型
情報端末機等に用いることができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００３９】図１は、本発明の第一実施形態である１８
インチ形液晶表示装置用直下式バックライト装置を示す
断面図である。図２は同上直下式バックライト装置説明
のために光拡散板を除いた状態を示す上面図である。図
３は同上直下式バックライト装置の要部拡大断面図であ
る。

【００４０】各図において、１は冷陰極蛍光ランプ、２
はケーシング、３は光拡散板、４は輝度調整手段であ
る。

【００４１】冷陰極蛍光ランプ１は、管径Ｉが３ｍｍの
ガラスバルブの両端に冷陰極が封装されて構成されてい
る。なお、この冷陰極ランプ１の特性を表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】冷陰極ランプ１はそれぞれ互いに平行とな
るように８本がケーシング２内に配設されており、それ
ぞれの配置間隔Ｐはバルブ中心同士で３５ｍｍであり、
ケーシング内面からバルブ中心までの距離Ｋは４．５ｍ
ｍである。

【００４４】ケーシング２は図１，図２に示すように底
面よりも開口面が広がる形状を有し、それぞれの４側面
が傾斜した浅い箱状をなし、前面の投光開口２ａが長方
形をなしている。ケーシング２内面は白色のポリエステ
ルフィルムを貼付したことにより光反射板特性を有し、
図１における高さＹは光拡散板底面までが１９ｍｍであ
り、図２における縦Ｈは３２０ｍｍ、横Ｌは４４０ｍｍ
である。

【００４５】光拡散板３は、酸化チタンなどの白色顔料
を含有する拡散性アクリル樹脂からなりケーシング２の
投光開口２ａに装着されている。

【００４６】輝度調整手段４は、肉厚３ｍｍにおける直
線透過率５５％のアクリル樹脂からなり、冷陰極蛍光ラ
ンプ１の中心軸上に対向して配設されている。

【００４７】輝度調整手段４の横幅ｌは６ｍｍであり、
中心部の肉厚Ａは２ｍｍであり、冷陰極蛍光ランプ１の
中心から輝度調整手段４の内表面までの距離ｈは５ｍｍ
であり、両端がケーシングに支持されている。

【００４８】図４は本実施形態および比較例の輝度分布
の比較を示すグラフである。

【００４９】なお、比較例は輝度調整手段を有していな
い以外は本実施形態と同一の構造のバックライト装置で
ある。

【００５０】図４において、横軸はバックライト装置の
光出射面Ｓの高さＨ方向の位置を、縦軸は相対輝度をそ
れぞれ示す。なお、横軸P0は光出面Ｓにおける中央と
し、Ｐ1,Ｐ2はそれぞれ上下端を示している。

【００５１】曲線Ａは本実施形態の輝度分布を、曲線Ｂ
は比較例の輝度分布をそれぞれ示す。

【００５２】図４から理解できるように、比較例は最大
２０％幅で輝度分布にむらが生じているのに対し、本実
施形態においては、輝度が５０００ｃｄ/ｍ^２付近でほ
ぼ均一化し輝度分布の均斉度が極めて優れている。

【００５３】図５は本実施形態の輝度調整手段の変形例
を示す断面図である。（ａ）は長手方向に直交する断面
が楕円形状である変形例を示す。（ｂ）は長手方向に直
交する断面が台形形状である変形例を示す。（ｃ）は長
手方向に直交する断面が円弧を有している変形例を示
す。

【００５４】また（ａ）は上下いずれか一方の面が平坦
面をなしていても良い。もちろん、それぞれの輝度調整
手段の長手方向に直交する方向の断面における中心部が
最大であれば、長手方向に直交する断面の上下面を逆に
しても良い。

【００５５】ところで、本実施形態の冷陰極蛍光ランプ
以外の蛍光ランプとしては、光出射面の面積が大きく
て、しかも光量を多く要求されるたとえば４０インチ以
上の大形のバックライト装置には、次に示す蛍光ランプ
が適用可能である。すなわち、接近した一対のガラス管
の一端部近傍に放電の折り返し部を備え、ガラス管の他
端部に一対の電極を封装し、かつ内部に水銀および希ガ
スを封入してＵ字状の放電路を形成するいわゆるコンパ
クト形蛍光ランプである。

【００５６】

【発明の効果】請求項１ないし６の各発明によれば、ケ
ーシング内部に収容された蛍光ランプとケーシングの投
光開口に配設された光拡散板との間に輝度調整手段を配
設していることにより、光出射面の所望の輝度均斉度を
簡単な構成による輝度調整手段により容易に保つことが
でき、製造も容易な直下式バックライト装置を提供でき
る。

【００５７】請求項２の発明によれば、加えて蛍光ラン
プ中心の直上に位置している輝度調整手段の中央部の肉
厚が最大である輝度調整手段により、輝度分布の均斉度
をより均一化する直下式バックライト装置を提供でき
る。

【００５８】請求項３の発明によれば、加えて蛍光ラン
プの近くに配設する輝度調整手段により、光出射面の輝
度のむらを防止し装置をより薄形化する直下式バックラ
イト装置を提供できる。

【００５９】請求項４の発明によれば、加えて蛍光ラン
プの管径や、輝度に応じて直線透過率をより最適化され
た輝度調整手段を具備する直下式バックライトを提供で
きる。

【００６０】請求項５または請求項６の発明によれば、
加えて適切な幅寸法で配設された輝度調整手段により最
適平均輝度が得られ、輝度の均斉度をより均一化する直
下式バックライト装置を提供できる。

【００６１】請求項７の発明によれば、請求項１ないし
４の効果を有する液晶表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直下式バックライト装置の実施形態を
示す断面図

【図２】同上直下式バックライト装置説明のために光拡
散板を除いた状態を示す上面図

【図３】同上直下式バックライト装置の要部拡大断面図

【図４】本発明の直下式バックライト装置の実施形態に
おける輝度分布を比較例のそれとともに示すグラフ

【図５】本発明の直下式バックライト装置の実施形態に
おける輝度調整手段の変形例を示す断面図

【符号の説明】

１… 冷陰極蛍光ランプ、 ２… ケーシング、 ２a… 投光開口、 ３… 光拡散板、 ４… 輝度調整手段、 Ｓ… 光出射面。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】線状の蛍光ランプと；蛍光ランプを内部に
   収容し投光開口を備えたケーシングと；ケーシングの投
   光開口に配設された光出射面を有する光拡散板と；光拡
   散性材料によって形成され、蛍光ランプと光拡散板との
   間に蛍光ランプの長手方向に沿って配設された長尺状の
   輝度調整手段と；を具備していることを特徴とする直下
   式バックライト装置。
2. 【請求項２】輝度調整手段は、長手方向に直交する方向
   の断面における中心部が、蛍光ランプ長手方向の中心軸
   上に対向するように配設されているとともに、この中央
   部の肉厚が最大となるように形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の直下式バックライト装置。
3. 【請求項３】輝度調整手段は、蛍光ランプと光拡散板と
   の中間位置よりも蛍光ランプに近い位置に配設されてい
   ることを特徴とする請求項１または２記載の直下式バッ
   クライト装置。
4. 【請求項４】輝度調整手段は、直線透過率が２０％〜９
   ０％となるように形成されていることを特徴とする請求
   項１ないし３いずれか一記載の直下式バックライト装
   置。
5. 【請求項５】輝度調整手段は、幅寸法が蛍光ランプの直
   径以上で形成されていることを特徴とする請求項１ない
   し４いずれか一記載の直下式バックライト装置。
6. 【請求項６】ケーシングの内部に蛍光ランプが平行に複
   数本収容されており、輝度調整手段の幅寸法が蛍光ラン
   プ間距離未満で形成されていることを特徴とする請求項
   ５記載の直下式バックライト装置。
7. 【請求項７】請求項１ないし６のいずれか一記載の直下
   式バックライト装置と；直下式バックライト装置の光出
   射面に配設された液晶表示手段と；を具備していること
   を特徴とする液晶表示装置。