JP2004287226A - バックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置の輝度ムラ及びバックライト装置の集光シートの照光面上での輝度ムラ並びに輝度（明るさ）を一定に抑え、中央輝度をＥＩＡＪの規格に合わせることが出来るＬＣＤ及びバックライト装置を提供しようとするものである。
【解決手段】液晶表示装置及びバックライト装置６の筐体１に並設する複数の円筒状光源（蛍光ランプ）３のピッチを筐体の中心部で狭く周辺部（筐体１の上下、左右端）で広くなる様に配設する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置（以下ＬＣＤと記す）に用いるバックライト装置に係わり、特にＬＣＤの画面上に表示される動画像の輝度ムラを良好に成したバックライト装置及びＬＣＤの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＬＣＤやバックライト装置はマイクロコンピュータ、テレビジョン受像機等の電子機器の表示装置として利用されている。ＬＣＤは非発光性のため、バックライト装置の様な外部照射用の光源を必要としている。
【０００３】
この様なＬＣＤに用いるバックライト装置としては円筒状光源に冷陰極管又は熱陰極管等の細径の蛍光管（蛍光ランプ）を用いるのが一般的であり、構造としては導光板の側面に円筒状光源を配設したエッジライト方式と、筐体内部に反射体（以下反射板と記す）及び円筒状光源を収納し、筐体の開口部に配設した光透過拡散板に円筒状光源からの直接光及び円筒状光源からの光を反射板で反射させた光を光透過拡散板で入射拡散させて均一な面状光を出光させる様にした直下方式が知られている。
【０００４】
上述の直下方式或いはエッジライト方式はＬＣＤの要求性能に応じて選択されるが直下方式は円筒状光源の直接光を利用するためエッジライト方式に比較して光の利用効率が高く、モニタ用、テレビジョン受像機用等の高輝度を必要とする用途に適している。
【０００５】
図７（Ａ）は従来の直下方式のバックライト装置を示す平面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ断面矢視図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ断面矢視図を示している。
【０００６】
バックライト装置のランプハウスとなる筐体１は上面に開口部１ａを有する断面が矩形又は台形状の箱状と成され、白色高反射グレード成型用合成樹脂で一体成型するか、金属板或は金属板と成型用合成樹脂を組み合わせて作製する。
【０００７】
筐体１内には高反射塗料を塗布するか、高反射フィルム材等を貼着させて反射面としての反射板２を形成する。図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）では、この反射板２は四辺を傾斜させた断面台形状の板材で形成されている。
【０００８】
円筒状光源３は筐体１の底面から１〜２ｍｍ程度離間した位置に保持されるように端部を高反射グレード樹脂の射出成型で得た円筒光源支持台（図７（Ａ）〜（Ｃ）では筐体１の側板と一体化されている）５に固定されている。筐体１内に配置する円筒状光源３の本数は要求される輝度によって決定するが、並設される複数の円筒状光源３，３間のピッチＰは等間隔に成されている。
【０００９】
上記した各部品を組み立て、上面に乳白色アクリル樹脂等を用いた光透過拡散板４が開口部１ａを覆う様に配置させてバックライト装置６が構成され、円筒状光源３から放射状に発した光は直接或いは筐体１内の反射板２で反射されて光透過拡散板４に到達し、光透過拡散板４で面発光に変換される。
【００１０】
又、光透過拡散板４の表面には少なくとも１枚以上の拡散シート或いは集光シート９が配設されて照光面の法線方向に光を集光させている。
【００１１】
従来から使用されているＬＣＤは大別すると液晶セルとバックライト装置に分けられ、液晶セルはカラーフィルタ、ＴＥＴアレイを生成した２枚のガラス基板間に封じ込んだ液晶、ガラス基板の夫々の外側の面に配置された偏光板とで構成されている。又、バックライト装置は図７（Ａ）乃至（Ｃ）の様に円筒状光源（以下蛍光ランプと記す）、反射板、光透過拡散板及び集光シートで構成されている。
【００１２】
液晶セルではＴＦＴアレイの作製工程での不具合や液晶セルの厚みの不均一等により輝度ムラを発生し、バックライト装置６では光透過拡散板４や集光シート９の皺によるムラ、円筒状光源３の光の不均一による輝度ムラ等が考えられている。本発明では上述の液晶セルでの輝度ムラ及びバックライト装置６の集光シート９の照光面上での輝度ムラ並びに輝度（明るさ）を改善し、ＥＩＡＪ等の所定の規格に合わせることが出来るＬＣＤ及びバックライト装置を提供しようとするものである。
【００１３】
この様なＬＣＤやバックライト装置は例えば、特許文献１に詳記されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−１１６７０５公報（図１０、図１１）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＥＩＡＪ規格等で規定されたＬＣＤの表示面及びバックライト装置６の集光シート９の照光面上の画面中央部２１での中央輝度は。図８の曲線２０に示す様に１２０００ｃｄ／ｍ^２以上、輝度ムラを１．５（ＭＡＸ１．６）以下となる条件が満足される様なものが求められている。本発明ではこのような条件を簡単に満たすことの出来るＬＣＤ及びバックライト装置を提供するにある。
【００１６】
今、開口部１ａが２２インチのバックライト装置６の中央部２１の輝度を１２０００ｃｄ／ｍ^２とするために円筒状光源３として３φ×４９３ｍｍＬで輝度ｘ：０．２３２、ｙ：０．１９８の円筒状光源３を図９の様に１２本用意し、筐体１の開口部１ａの画面中央部２１（図８参照）から上下方向（略長方形状の筐体１の開口部１ａの短辺方向）に等間隔の例えば２２ｍｍピッチで並設し、円筒状光源３の管電流を５ｍＡとした場合の画面中央部２１の輝度及び輝度ムラの変化を確認した。
【００１７】
図１１及び下表１が円筒状光源３を等ピッチに並設した場合の種々の円筒状光源３間のピッチと、中央輝度及び輝度ムラの関係を示す光学依存性特性曲線２２〜２４を示している。
【００１８】
【表１】

【００１９】
図１１は縦軸に中央輝度と輝度ムラを横軸にランプピッチをとつたものであり、曲線２２は円筒状光源３の間隔が等ピッチでそのランプピッチを種々に可変させ、且つ、管電流が５ｍＡでの画面中央部２１（図８参照）の中央輝度（ｃｄ／ｍ^２）を示すものであり、中央輝度が１２０００ｃｄ／ｍ^２に於ける円筒状光源３のランプピッチＣＢは約１８．２ｍｍである。曲線２３はランプピッチを種々に変化させた場合の輝度ムラを示すものであり、中央輝度１２０００ｃｄ／ｍ^２の輝度ムラが１．５となる円筒状光源３間のランプピッチＣＢＭは２０．２ｍｍとなる。円筒状光源３の輝度及び輝度ムラの照光面上の測定方法は図１２に示すＥＩＡＪの規格に基づいてなされ測定ポイント（１）〜（９）に置かれた受光体によって計測される、図１２中でＡは筐体１の開口部１ａの長辺方向の距離、Ｂは短辺方向の距離を示すものである。
【００２０】
曲線２２では画面中央部輝度１２０００ｃｄ／ｍ^２に達するには管電流５ｍＡの円筒状光源３，３間の等ピッチ間隔が１８．２ｍｍとなる。一方、輝度ムラを示す曲線２３では輝度ムラ１．５に達する時の円筒状光源３，３間の等ピッチ間隔は２０．２ｍｍと成るが、中央輝度１２０００ｃｄ／ｍ^２と輝度ムラ１．５以下を同時に満足させることは円筒状光源３を等ピッチで並設させても達成出来ないことが解る。例えば、図１１の曲線２４に示す破線は円筒状光源３の管電流を６ｍＡにしたもので、管電流を６ｍＡ程度にすれば輝度ムラを１．５以下にして円筒状光源３のランプピッチ間隔を略２０ｍｍの等間隔とすることで上述の条件を満足する可能性が有るが、円筒状光源３の管電流が６ｍＡとなり、円筒状光源３の寿命及び発光効率の観点から視た管電流値５〜５．５ｍＡからオーバすることに成る。一般には管電流値は５〜５．５ｍＡに選択するのがベターである。
【００２１】
図１０は図９の様に管電流５ｍＡの１２本の円筒状光源３を等ピッチの２２ｍｍに筐体１の長手方向に沿って、短辺方向に並設させた場合の輝度分布特性曲線を示すもので、Ｙ軸方向曲線２５での筐体１周辺部での輝度変化はゆるやかで画面中央部１１と画面周辺部では略均一な輝度変化を示しているが筐体１に複数の円筒状光源３を等間隔で並設させた場合には輝度ムラが１．５以下で中央部付近の輝度を１２０００ｃｄ／ｍ^２とすることが所定の管電流値以内では困難であった。
【００２２】
本発明は叙上の課題を解消するために成されたもので、発明が解決しようとする課題は液晶セルでの輝度ムラ及びバックライト装置６の集光シート９の照光面上での輝度ムラ並びに中央輝度（明るさ）を改善し、ＥＩＡＪ等の所定の規格に合わせることが出来るＬＣＤ及びバックライト装置を得ることを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明のバックライト装置はランプハウスを構成する略長方形状の筐体１の内面に反射面を有し、複数の円筒状光源３が筐体１内に配設され、筐体１の開口部１ａ上に光透過拡散板４を設けて照光面上に円筒状光源３の透過光を得る様に成されたバックライト装置に於いて、筐体１内に並設される複数の円筒状光源３を１筐体の中央部分に於いて狭ピッチで配設し、筐体１の上下、又は左右近傍に並設する円筒状光源３を中央部分に比べて広ピッチと成したものである。
【００２４】
第２の本発明のバックライト装置６は筐体１の上下、又は左右近傍に行くに従って順次複数の円筒状光源３の並設ピッチを広げる様に成したものである。
【００２５】
第３の本発明のバックライト装置６は筐体１の中央部分で並設させる複数の円筒状光源３間のピッチを少なくとも１個所乃至３個所で狭いピッチ間隔と成したものである。
【００２６】
第４の本発明のバックライト装置６は略長方形状の筐体１内に複数の円筒状光源３を配設させて筐体１の開口部１ａに光透過拡散板４を設けたバックライト装置であって、バックライト装置の筐体１の中央部近傍の円筒状光源３の明るさを最も明るくし、筐体１の周辺近傍に行くに従って、円筒状光源の明るさを順次暗くする様に成したものである。
【００２７】
第５の本発明のＬＣＤはランプハウスを構成する略長方形状の筐体１の内面に反射面２を有し、複数の円筒状光源３が筐体１内に配設され、筐体１の開口部１ａ上に光透過拡散板４を設けて照光面上に円筒状光源３の透過光を得る様に成し、筐体１内に並設される複数の円筒状光３を筐体３の中央部分に於いて狭ピッチで配設し、筐体１の上下、又は左右近傍で並設する円筒状光源３を中央部分に比べて広ピッチと成したものである。
【００２８】
第６の本発明のＬＣＤは略長方形状の筐体１内に複数の円筒状光源３を配設させて筐体１の開口部１ａに光透過拡散板４を設けたＬＣＤであって、バックライト装置６の筐体１の中央部近傍の円筒状光源３の明るさを最も明るくし、筐体１の周辺近傍に行くに従って、円筒状光源３の明るさを順次暗くする様に成したものである。
【００２９】
斯かる、本発明のＬＣＤ及びバックライト装置に依れば、液晶セルでの輝度ムラ及びバックライト装置の集光シートの照光面上での輝度ムラ並びに輝度（明るさ）を改善し、ＥＩＡＪ等の所定の規格に合わせることが出来るＬＣＤ及びバックライト装置を提供しようとするものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１形態例を示すＬＣＤ及びバックライト装置の構成を図１乃至図６によって説明する。尚、図７乃至図１２の従来構成との対応部分には同一符号を付して説明する。
【００３１】
図１（Ａ）（Ｂ）は本発明のＬＣＤ及びバックライト装置の筐体の平面図及び図１（Ａ）のＡ−Ａ断面矢視図を示すものであり、図２は本発明の円筒状光源の種々の並設方法を示す平面図である。
【００３２】
図１（Ａ）（Ｂ）及び図２に示す本発明のＬＣＤ及びバックライト装置６の筐体１は平面形状が長方形の筐体（厚みｔ＝２ｍｍのアルミニウム板）であり、筐体１の内部には、複数本の円筒状光源（以下、蛍光ランプと記す）３が、筐体１の開口部１ａの長辺方向に沿い、且つ短辺方向には互に平行に配されている。又、この互に並設された蛍光ランプ３間の間隔、即ち、ピッチＰは中央部に於いて狭ピッチＰ_１に上下（短辺方向）で広ピッチＰ_２と成されている。筐体１の内面は白色の反射面とした反射板２が配設され、その四辺は反射効率を高めるため傾斜させ、断面略台形となる様に成されている。
【００３３】
更に、筐体１の図１（Ｂ）の断面図に示す様に内面に並設される複数の蛍光ランプ３の電極部５が配される筐体１の底部１ｂの裏面にインバータ回路基板１０が固定されている。
【００３４】
更に、本発明のバックライト装置６は図１（Ｂ）に示す様に筐体１の開口部１ａを覆う様に、例えば、乳白色アクリル樹脂からなる長方形状の光透過拡散板４及び集光シート９を配設すると共に、筐体１と一体形成したフランジ部１２上に配設した集光シート９が配設される。液晶セル８を枠部材１３や抑え部材１４を介して固定する様にしてＬＣＤが構成成されている。
【００３５】
図１（Ａ）に示すバックライト装置６では筐体１内に並設した１８本の円筒状光源３の１７個の間隔の内の中央部分のピッチＰ_１示す３個の間隔が狭ピッチと成され、ピッチＰ_２で示された１４個の間隔が広ピッチとなされている。勿論Ｐ_１＜Ｐ_２の関係にあり、筐体１の上下（周辺）の明るさに比較して中央部分の明るさが明るく（高輝度）と成されている。
【００３６】
図２（Ａ）（Ｂ）は筐体１内に図１（Ａ）（Ｂ）と同様に並設した１２本の蛍光ランプ３の間隔を不等ピッチとした本発明の他の構成を示す平面図であり、図２（Ａ）は筐体１の中央部分の蛍光ランプ３，３間の間隔Ｐ_１＝１７ｍｍとし、この中央部分の上下両端間の間隔を順次Ｐ_２＝１８．５ｍｍ、Ｐ_３＝２０ｍｍ、Ｐ_４＝２１．５ｍｍ、Ｐ_５＝２３ｍｍ、Ｐ_６＝２４．５ｍｍに順次ピッチを広げて配設した場合である。
【００３７】
図２（Ｂ）は図１（Ａ）と同様に筐体１の中央部分の３個の間隔をＰ_１とし、このＰ_１＝１９ｍｍと成し、これら中央部分の上下両端間の間隔を順次Ｐ_３＝２０ｍｍ、Ｐ_４＝２１．５ｍｍ、Ｐ_５＝２３ｍｍ、Ｐ_６＝２４．５ｍｍと順次ピッチを広げて配置した場合である。
【００３８】
図２（Ａ）（Ｂ）の様に不等ピッチで配列した蛍光ランプ３の集光シート９の照光面上の輝度分布特性曲線図を図３（Ａ）（Ｂ）に示す。図３（Ａ）（Ｂ）の管電流は５ｍＡで、輝度（ｃｄ／ｍ^２）方向の１レベルのきざみはＭａｘ輝度の２％で示している。図３（Ａ）（Ｂ）のＹ軸方向（長方形筐体１の短辺方向）の曲線２６及び２７は従来の図１０の曲線２５に比べて周辺部での傾斜の落ち込みが急激で中央部分の輝度が高輝度であることが解る。
【００３９】
図２（Ａ）（Ｂ）に示した蛍光ランプ３の不等ピッチ配列時のＬＣＤ及びバックライト装置６を実施例１及び実施例２とし、比較例として表１で示した２２ｍｍの等ピッチ間隔の蛍光ランプ３を配設した場合の中央輝度（ｃｄ／ｍ^２）と輝度ムラを下記表２に、実施例２の光学特性を図４に示す。
【００４０】
【表２】

【００４１】
実施例１（図２（Ａ））では管電流を５ｍＡにした時の中央輝度は１１９２０ｃｄ／ｍ^２であり、管電流５．５ｍＡにした時の中央輝度は１２３９０ｃｄ／ｍ^２と成り、輝度ムラについても管電流が５ｍＡで輝度ムラは１．５９６であり、菅電流５．５ｍＡで輝度ムラは１．６０７と成り、略中央輝度１２０００ｃｄ／ｍ^２で管ムラが略１．６近傍を示している。従って実施例１の場合は中央輝度に重点を置く場合に充分使用可能となる。
【００４２】
実施例２の場合の中央輝度は管電流５ｍＡで中央輝度が１１２７０ｃｄ／ｍ^２、菅電流５．５ｍＡで中央輝度が１１７６０ｃｄ／ｍ^２であるが管ムラは管電流５ｍＡで１．４２９となり、管電流５．５ｍＡで輝度ムラは１．４３７となり輝度ムラ１．５以下の輝度ムラを充分にカバーしている。従って、中央部分に配置する蛍光ランプ３間のピッチを所定幅に狭めることで中央輝度は上げることが可能である。実施例２に於いて、管電流を５．８ｍＡ迄上げた場合には中央輝度に１２０００ｃｄ／ｍ^２を達成した。
【００４３】
即ち、図４の曲線２８は実施例２に於いて、管電流（ｍＡ）を横軸にとり、縦軸に中央輝度（ｃｄ／ｍ^２）をとった場合の輝度−管電流特性曲線を示すもので中央輝度は５．８ｍＡで１２０００ｃｄ／ｍ^２に達していることが解る。
【００４４】
図５（Ａ）（Ｂ）及び図６（Ａ）（Ｂ）は本発明のＬＣＤ及びバックライト装置の他の形態例を示すものであり、図１（Ａ）（Ｂ）との対応部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図１（Ａ）（Ｂ）と図５（Ａ）（Ｂ）との違いは図５（Ａ）（Ｂ）では略直方体状の筐体１の短辺方向に平行に複数の蛍光ランプ３を長辺方向に沿って不等ピッチで並設したものであり、各ピッチはＰ_１＜Ｐ_２＜Ｐ_３の関係に成る様に蛍光ランプ３を配置したものである。
【００４５】
図６（Ａ）の場合は中央部分の蛍光ランプ３間の間隔のピッチＰ_１を狭ピッチと成し中央部分の左右に配設した蛍光ランプ３間の間隔のピッチを等ピッチのＰ_２とし、Ｐ_１＜Ｐ_２と成した場合である。
【００４６】
図６（Ｂ）は筐体１の略中央部に１本の蛍光ランプ３ａを設け、この蛍光ランプ３ａの左右に配設する蛍光ランプ３ｂ，３ｂ′との間隔を狭ピッチＰ_１，Ｐ_１とし、蛍光ランプ３ｂ，３ｂ′の左右に配設する他の蛍光ランプ３との間隔のピッチを夫々順次広ピッチＰ_２，Ｐ_３と成したもので、Ｐ_１＜Ｐ_２＜Ｐ_３の関係に選択し、筐体１の側壁と左右最外端の蛍光ランプ３との間隔は所定のピッチＰ_４と選択し、Ｐ_４＜Ｐ_３と成した場合である。
【００４７】
上記した、いずれの構成のＬＣＤ及びバックライト装置に置いても、液晶セルでの輝度ムラ及びバックライト装置６の集光シート９の照光面上での輝度ムラ並びに輝度（明るさ）を改善し、一定値以下に抑えてＥＩＡＪ等の所定の規格に合わせることが出来るＬＣＤ及びバックライト装置を得ることが出来る。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のＬＣＤ及びバックライト装置に依れば、輝度ムラを一定値以下に抑えたものが蛍光ランプのピッチの変更だけで簡単にえられ、液晶セルでの輝度ムラ及びバックライト装置の集光シートの照光面上での輝度ムラ並びに輝度（明るさ）が改善され、ＥＩＡＪ等の所定の規格に合わせることが出来るＬＣＤ及びバックライト装置の改善を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１形態例を示す液晶表示装置及びバックライト装置の平面図及び側断面図である。
【図２】本発明の他の形態例を示す円筒状光源の配列構成を示す平面図である。
【図３】本発明の１形態例を示す液晶表示装置及びバックライト装置の輝度分布特性曲線図である。
【図４】本発明の１形態例を示す液晶表示装置及びバックライト装置の管電流−中央輝度特性曲線図である。
【図５】本発明の他の形態例を示す液晶表示装置及びバックライト装置の平面図及び側断面図である。
【図６】本発明の更に他の形態例を示す液晶表示装置及び円筒状光源配列構成を示す平面図である。
【図７】従来の液晶表示装置及びバックライト装置の平面図及び平面図のＡ−Ａ′及びＢ−Ｂ′断面矢視図である。
【図８】本発明の液晶表示装置及びバックライト装置を得るための照光面上の明るさ及び輝度ムラ特性曲線説明図である。
【図９】従来の円筒状光源配列構成を示す平面図である。
【図１０】従来の液晶表示装置及びバックライト装置の輝度分布特性曲線図である。
【図１１】従来の複数の円筒状光源を等ピッチ間隔で配した円筒状光源のランプピッチを可変した値を横軸にとり、縦軸に中央輝度及び輝度ムラをとつた特性曲線図である。
【図１２】従来の照光面上の測定ポイントを示す説明図である。
【符号の説明】
１‥‥筐体、１ａ‥‥開口部、１ｂ‥‥底部、２‥‥反射板、３‥‥円筒状光源（蛍光ランプ）、４‥‥光透過拡散板

Claims (6)

1. ランプハウスを構成する略長方形状の筐体の内面に反射面を有し、複数の円筒状光源が該筐体内に配設され、該筐体の開口部上に光透過拡散板を設けて照光面上に該円筒状光源の透過光を得る様に成されたバックライト装置に於いて、
   上記筐体内に並設される上記複数の円筒状光源を該筐体の中央部分に於いて狭ピッチで配設し、該筐体の上下、又は左右近傍に並設する該円筒状光源を中央部分に比べて広ピッチと成したことを特徴とするバックライト装置。
2. 前記筐体の上下、又は左右近傍に行くに従って順次前記複数の円筒状光源の並設ピッチを広げる様に成したことを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
3. 前記筐体の上記中央部分で並設させる上記複数の上記円筒状光源間のピッチを少なくとも１個所乃至３個所で狭いピッチ間隔と成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバックライト装置。
4. 略長方形状の筐体内に複数の円筒状光源を配設させて該筐体の開口部に光透過拡散板を設けたバックライト装置であって、
   上記バックライト装置の上記筐体の中央部近傍の上記円筒状光源の明るさを最も明るくし、該筐体の周辺近傍に行くに従って、該円筒状光源の明るさを順次暗くする様に構成させて成ることを特徴とするバックライト装置。
5. ランプハウスを構成する略長方形状の筐体の内面に反射面を有し、複数の円筒状光源が該筐体内に配設され、該筐体の開口部上に光透過拡散板を設けて照光面上に該円筒状光源の透過光を得る様に成された液晶表示装置に於いて、
   上記筐体内に並設される上記複数の円筒状光源を該筐体の中央部分に於いて狭ピッチで配設し、該筐体の上下、又は左右近傍で並設する該円筒状光源を中央部分に比べて広ピッチと成したことを特徴とする液晶表示装置。
6. 略長方形状の筐体内に複数の円筒状光源を配設させて該筐体の開口部に光透過拡散板を設けた液晶表示装置であって、
   上記バックライト装置の上記筐体の中央部近傍の上記円筒状光源の明るさを最も明るくし、該筐体の周辺近傍に行くに従って、該円筒状光源の明るさを順次暗くする様に構成させて成ることを特徴とする液晶表示装置。

Images