JP2004296298A - バックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バックライト装置が両面バックライト装置として構成される場合についても、簡易に輝度ムラを解消できる直下方式のバックライト装置を提供する。
【解決手段】拡散板１０６の直下には、ランプ１０２、及び、表面が散乱反射性を有する散乱反射性棒状部材１０１が配置される。散乱反射性部材１０１は、中心に関してＸ方向及びＹ方向に対称な形状に形成され、ランプからＸ方向に向けて出射された光を、表面及び裏面の拡散板１０６に向けて反射する。
【選択図】 図１
【解決手段】拡散板１０６の直下には、ランプ１０２、及び、表面が散乱反射性を有する散乱反射性棒状部材１０１が配置される。散乱反射性部材１０１は、中心に関してＸ方向及びＹ方向に対称な形状に形成され、ランプからＸ方向に向けて出射された光を、表面及び裏面の拡散板１０６に向けて反射する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライト装置及び液晶表示装置に関し、更に詳しくは、バックライト光源が発光面の直下に配置されるバックライト装置、及び、そのようなバックライト装置を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に使用されるバックライト装置には、大きく分けて、直下方式と、エッジライト方式（導光板方式）の２つの方式がある。直下方式のバックライト装置では、発光面の直下に複数の光源（ランプ）が配置される。直下方式のバックライト装置は、エッジライト方式のバックライト装置に比して、高い輝度を簡易に得ることができる。
【０００３】
図１０は、液晶表示装置の構造を展開図で示している。液晶表示装置２００の液晶パネル２０２は、シールドフロント２０３と、バックライト装置２０１との間に挟みこまれて保持され、バックライト装置２０１からの光の透過を制御して、画像（画面）の表示を行なう。図１１は、図１０に示すバックライト装置の詳細構造を展開図で示し、図１２は、図１０のＡ−Ａ断面の一部と、それに対応した拡散板上の輝度の分布を示している。
【０００４】
図１１に示すように、バックライト装置２０１は、バックライトシャーシ２１８を有し、バックライトシャーシ２１８は、バックライト装置２０１の発光面を区画する。ランプ２１３は、反射板２１１と拡散板２１６の間に配置され、ランプ支持台２１５により所定間隔で支持される。例えば、拡散板２１６とランプ２１３の中心との間の距離は、１０〜１７ｍｍ程度に設定され、隣接する２つのランプ２１３間の距離は、２０ｍｍ程度に設定される。ランプ２１３の一方の入力端子は、リターンケーブル２１４により接地され、他方の入力端子には、インバータ２１９により、一般に点灯開始電圧と呼ばれる、１０００Ｖから１６００Ｖ程度の高交流電圧が印加される。この点灯開始電圧は、ランプ２１３の長さが長いほど、高い値となる。
【０００５】
ところで、ランプ２１３の周辺環境が暗い暗黒状態や、周辺環境の温度が低い状態では、ランプ２１３のインピーダンスが高くなるため、同じ長さのランプ２１３を使用する場合であっても、点灯開始電圧をより高く設定する必要がある。しかし、この場合には、インバータ２１９の基板サイズが大きくなり、また、ランプ２１３を点灯させるための電源基板であるインバータ２１９のコストが増大する。ランプ２１３の近傍に導体を配置する場合には、ランプ２１３の周辺環境が暗黒状態や低温環境にある場合においても、ランプ２１３と導体との間のリーク電流２２０によりランプ２１３内の放電が誘発されるため、点灯開始電圧を下げることができる。このため、バックライト装置２０１では、反射板２１１に、金属が用いられることが多い。
【０００６】
拡散板２１６は、対向する縁部がランプ支持台２１５により支持され、中央部付近がスペーサ２１２によって支持される。ランプ２１３からの光は、直接に、或いは、反射板２１１で反射されて拡散板２１６に入射する。拡散板２１６に入射した光は、拡散され、拡散シートやレンズシートとして構成される光学シート２１７を介して、バックライト装置２０１外部に出射される。
【０００７】
ここで、バックライト装置２０１では、ランプ２１３の延在方向に直交する方向（Ｘ方向）の位置によって、ランプ２１３から拡散板２１６までの距離と、拡散板２１６に入射する光の角度とが異なる。このため、図１２中にグラフで示すように、拡散板２１６で観察される輝度は、ランプ２１３直上が最も高く、隣接する２つのランプ２１３の中間付近が最も低くなり、バックライト装置２０１の発光面には、輝度ムラが生じる。また、バックライト装置２０１では、隣接するランプ２１３を互いに照らしあうＸ方向の光が、互いのランプ２１３表面で吸収されるため、輝度効率が低いという問題もある。
【０００８】
従来、上記した問題を解消できる技術としては、例えば、特開平４−２７５５２５号公報（特許文献１）や、特開平１０−３９８０８号公報（特許文献２）に記載される技術が知られている。図１３は、特許文献１に記載のバックライト装置の断面構造を示している。特許文献１に記載のバックライト装置２０１ａでは、反射板２１１に、隣接する２つのランプ２１３間の中間位置を頂点とする山部２１１Ｍが形成され、その山部２１１Ｍには、鏡面反射膜が形成される。上記のバックライト装置２０１ａでは、ランプ２１３からＸ方向に向けて出射される光が、反射板の山部２１１Ｍの鏡面反射膜での反射によって拡散板２１６方向へ向かうため、発光面の輝度ムラを低減できると共に、輝度効率を向上できる。
【０００９】
ここで、液晶表示装置として、例えば、特開２０００−３３８４８３号公報（特許文献３）に記載されるような、バックライト装置の表面側だけでなく、裏面側にも表示画面を有する両面表示型の液晶表示装置が知られている。図１４は、両面表示型の液晶表示装置の構成を展開図示している。両面表示型の液晶表示装置２００ａは、両面バックライト装置２０４の表面側及び裏面側に、それぞれ、液晶パネル２０２及びシールドフロント２０３を有する。両面バックライト装置２０４は、例えば、通常の片面バックライト装置の裏面同士を張り合わせたものと同様な構造を有する。
【００１０】
図１５は、特許文献３に記載の両面バックライト装置の構造を展開図で示している。また、図１６は、図１４のＢ−Ｂ断面の一部を示している。この両面バックライト装置２０４では、表面及び裏面に、ランプ２１３を挟んで対向するように拡散板２１６が配置される。両面バックライト装置２０４は、通常の片面バックライト装置（図２）では拡散板２１６に対向して配置された反射板２１１がないため、１列に並ぶランプ２１３によって、両面の発光を可能にしている。図１６に示すように、両面バックライト装置２０４は、ランプ２１３を中心として、表面側と裏面側とで対称な構造を有している。
【００１１】
【特許文献１】
特開平４−２７５５２５号公報
【特許文献２】
特開平１０−３９８０８号公報
【特許文献３】
特開２０００−３３８４８３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１６に示す断面構造を有する両面バックライト装置２０４についても、同図中にグラフで示すように、図１２に示す断面構造を有する片面バックライト装置２０１と同様に、輝度効率が低く、表面及び裏面の拡散板２１６で観察される輝度にはムラが生じる。しかし、両面バックライト装置２０４は、片面バックライト装置２０１とは異なり、拡散板２１６に対向するランプ２１３の裏面側に反射板２１１が配置されない。このため、両面バックライト装置２０４に、特許文献１に記載の技術を適用することはできず、前述の問題を解消することができない。また、両面バックライト装置２０４では、拡散板２１６に対向するランプ２１３の裏面側に、金属が用いられる反射板２１１が配置されないため、ランプ２１３の近傍に導電体を配置してランプ２１３のインピーダンスを低くすることができず、特に暗黒状態や低温環境下において、点灯開始電圧を低く設定することができない。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、片面及び両面バックライト装置の何れについても、輝度ムラを低減し、輝度効率を向上できる直下方式のバックライト装置を提供することを目的とする。また、本発明は、ランプ点灯時のランプ周辺環境の状態が、暗黒状態や低温環境である場合についても、ランプの点灯開始電圧を低く設定することができるバックライト装置を提供することを目的とする。
【００１４】
更に、本発明は、上記本発明のバックライト装置を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の視点のバックライト装置は、少なくとも１枚の光拡散板の直下に配設される少なくとも１本のランプからの光を前記光拡散板を介して出射するバックライト装置において、前記ランプから出射された光のうち前記光拡散板とほぼ平行方向の成分の光を前記光拡散板に向けて出射させる光学部材を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、そのままでは拡散板に向かわない、拡散板とほぼ平行な方向の光成分を、拡散板に向かう方向の光成分にする光学部材を有するため、輝度効率を向上することができる。また、光学部材の断面形状を適切に設定することで、直下方式のバックライト装置で特に問題となる、隣接するランプ間に対応する位置の拡散板上の輝度の低下を低く抑え、発光面の輝度ムラを低減することができる。
【００１７】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記光学部材が、相互に平行方向に延在する２本のランプの間に配設され、該２本のランプと平行方向に延在する棒状部材を有することが好ましい。この場合、２本のランプから互いのランプを照らしあう向きに出射された、拡散板にほぼ平行な方向の光成分を、棒状部材により、拡散板に向かう光にすることができる。棒状部材は、例えば、ランプを支持する支持台と同じ支持台により支持される。
【００１８】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材を、導電体又は導電体を含む材料で形成することができる。この場合、棒状部材とランプとの間で寄生容量が発生し、微弱なリーク電流が流れることによりランプ内の放電が誘発され、ランプの周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いて、ランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを削減できる。棒状部材を電気的に接地すると、更に効果的である。
【００１９】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材に、前記棒状部材の少なくとも一部から前記光拡散板に向かって延び、該光拡散板に当接する柱部を形成することができる。この場合、拡散板に対向して反射板が形成されない両面バックライト装置についても、拡散板の中央付近を支持する柱部を形成して、拡散板のたわみを防止することができる。
【００２０】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材が、表面で光を散乱反射する反射部材を有する構成を採用することができる。この場合、拡散板にほぼ平行な方向の光成分は、棒状部材の表面で散乱反射して、拡散板に向かう。
【００２１】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、上記に代えて、前記棒状部材が、表面で光を鏡面反射する反射部材を有する構成を採用することができる。この場合、拡散板にほぼ平行な方向の光成分は、棒状部材の表面で鏡面反射して、拡散板に向かう。
【００２２】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、上記に代えて、前記棒状部材が、内部に光散乱材料が分散された透明材料を有する構成を採用することができる。この場合、拡散板にほぼ平行な方向の光成分は、棒状部材内部に入射し、棒状部材内に分散された光散乱材料によりその向きを変え、拡散板に向かう。
【００２３】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材を、２本のランプの中央位置に配設する構成を採用することができ、或いは、これに代えて、前記棒状部材を、前記２本のランプのそれぞれに隣接して配設する構成を採用することができる。この場合には、棒状部材を、その中心に関して対称な形状に形成するとよい。
【００２４】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材が、前記光拡散板と平行な方向に前記ランプと隣接し、光を屈折させるプリズム部材を有する構成を採用することができる。この場合、拡散板にほぼ平行な方向の光成分は、プリズム部材による屈折により向きを変え、拡散板に向かう。
【００２５】
本発明の第１の視点のバックライト装置は、前記拡散板が前記ランプ及び光学部材を挟む一対の光拡散板から成る構成を採用することができる。
バックライト装置は、ランプ及び光学部材を挟んで拡散板と対向する位置に反射板を備える片面発光型のバックライト装置として構成されてもよく、或いは、一対の拡散板をランプ及び光学部材を挟んで相互に対向する位置に配置し、ランプからの光を、表面及び裏面の拡散板から出射する両面発光型のバックライト装置として構成されてもよい。
【００２６】
本発明の第２の視点のバックライト装置は、少なくとも１枚の光拡散板の直下に配設される少なくとも１本のランプからの光を前記光拡散板を介して出射するバックライト装置において、前記ランプに隣接し、前記ランプの延在方向にほぼ平行な方向に延在する１本以上の棒状部材を有し、該棒状部材は、導電体又は導電体を含む材料で形成された部材であることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第２の視点のバックライト装置では、ランプに隣接して、導電性を有する棒状部材を配置するため、棒状部材とランプとの間で寄生容量が発生し、微弱なリーク電流が流れることによりランプ内の放電が誘発され、ランプの周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いてランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを削減できる。
【００２８】
本発明の第２の視点のバックライト装置では、前記棒状部材が電気的に接地されることが好ましい。この場合、リーク電流により効果的にランプ内の放電が誘発され、更に低い点灯開始電圧を用いて、ランプを点灯することができる。
【００２９】
本発明の第２の視点のバックライト装置では、前記棒状部材を、前記ランプの低電圧側の入力端子に接続することができる。この場合、棒状部材を、ランプの低電圧端子側のリターンケーブルとして使用することができ、更なるコストの削減が可能となる。
【００３０】
本発明の第２の視点のバックライト装置は、前記拡散板が前記ランプ及び棒状部材を挟む一対の光拡散板から成る構成を採用することができる。
バックライト装置は、ランプ及び光学部材を挟んで拡散板と対向する位置に反射板を備える片面発光型のバックライト装置として構成されてもよく、或いは、一対の拡散板をランプ及び光学部材を挟んで相互に対向する位置に配置し、ランプからの光を、表面及び裏面の拡散板から出射する両面発光型のバックライト装置として構成されてもよい。何れの場合であっても、ランプの周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いてランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを削減できる。
【００３１】
本発明の液晶表示装置は、上記本発明のバックライト装置を備えることを特徴とする。
【００３２】
本発明の液晶表示装置は、バックライト装置の発光面からの光を制御する液晶パネルを、バックライト装置の発光面に対応して有する。本発明の第１の視点のバックライト装置は、両面発光型のバックライト装置として構成される場合、及び、片面発光型のバックライト装置として構成される場合の何れについても、発光面の輝度ムラを低減できるため、本発明の第１の視点のバックライト装置を備える液晶表示装置では、良好な表示画面を得ることができる。また、本発明の第２の視点のバックライト装置を備える液晶表示装置では、バックライト装置のランプの周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いてランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを削減できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示している。本実施形態例のバックライト装置は、従来の両面バックライト装置２０４（図１５）で示した、各一対のランプ支持台２１５、拡散板２１６、光学シート２１７、バックライトシャーシ２１８、及び、反射板２１１と同様な構成を備える。図１に示す断面は、従来の両面バックライト装置２０４のＢ−Ｂ断面（図１４）の一部に相当する。図１に示す断面構造を有する両面バックライト装置１００は、隣接する２つのランプ１０２間の中心位置に、光学部材として散乱反射性を有する棒状光学部材１０１が挿入される点で、従来の両面バックライト装置２０４と相違する。
【００３４】
散乱反射性棒状部材１０１は、例えば、ランプ１０２を支持するランプ支持台により支持される。散乱反射性棒状部材１０１は、散乱反射性を有する金属部材又は樹脂部材として構成することができる。または、これに代えて、棒状部材を構成する金属部材、樹脂部材、又は、セラミック部材に散乱反射性を有するシートを貼り付けた部材として構成することもできる。更に、棒状部材を構成する金属部材、樹脂部材、又は、セラミック部材に散乱反射性を有する塗料を塗布した部材でもよい。散乱反射性棒状部材１０１は、その断面が、中心を通りＸ方向に延びる直線、及び、中心を通り、Ｙ方向に延びる直線に関して対称な形状を有し、例えばひし形形状に形成される。この構成により、表面及び裏面の拡散板１０６に、同様な散乱反射光を入射できる。
【００３５】
散乱反射性棒状部材１０１の断面中心は、隣接する２つのランプ１０２の中心間を結ぶ線分を２等分する位置に配置される。散乱反射性棒状部材１０１は、散乱反射性を有する表面により、従来の両面バックライト装置２０４で、図１６に示した隣接する２つのランプ２１３が互いを照らしあう方向の光を、表面及び裏面の拡散板１０６方向へ向けて散乱反射する。
【００３６】
表面及び裏面の拡散板１０６上のＸ方向の位置に応じて観察される輝度は、図１中にグラフで示すように、拡散板１０６上の、ランプ１０２の中心位置に対応する位置、及び、散乱反射性棒状部材１０１の中心位置に対応する位置の輝度で極大値をとる。これは、散乱反射性棒状部材１０１で反射した光の多くが、その直上（直下）の拡散板１０６に向かうように、散乱反射性棒状部材１０１の断面形状が定められているためである。従来の両面バックライト装置２０４の表面及び裏面の拡散板で観察される輝度のグラフ（図１６）では、隣接する２つのランプ間の中央位置で輝度が低くなり、拡散板１０６上の輝度の変動が大きかったが、本実施形態例の両面バックライト装置１００では、隣接する２つのランプ間の中央位置で輝度が低下せず、輝度の変動が低減される。
【００３７】
本実施形態例では、散乱反射性棒状部材１０１で反射した光の多くは、その直上（直下）の拡散板１０６に向かうため、バックライト装置が両面バックライト装置として構成され、拡散板１０６に対向する面に反射板を配置できない場合についても、拡散板１０６上のＸ方向の位置に応じた輝度の変動を低減して、輝度ムラを低減できる。輝度ムラを解消するために、ランプ１０２の間隔を狭くすると、ランプ１０２から発生する熱の量が多くなるため好ましくなく、また、ランプ１０２を駆動する駆動回路の容量を大きくする必要があり、コスト増につながる。本実施形態例では、棒状光学部材の配置により、簡易に輝度ムラを低減できると共に、輝度効率を向上できる。
【００３８】
従来の両面バックライト装置２０４（図１５）では、拡散板２１６に対向するランプ２１３の裏面側に、金属である反射板２１１が配置されないため、点灯開始電圧を低く設定することができなかった。本実施形態例では、散乱反射性棒状部材１０１を、導電性材料を用いて形成することで、散乱反射性棒状部材１０１とランプ１０２との間で寄生容量を発生させ、微弱なリーク電流１０９が流れてランプ１０２内の放電を誘発し、点灯開始電圧を低くすることができる。このため、ランプ１０２の周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いてランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを低減することができる。散乱反射性棒状部材１０１を、電気的に接地し、ランプ１０２の低電圧側の入力端子に接続し、散乱反射性棒状部材１０１がリターンケーブル２１４（図１５）を兼ねる構成を採用すると、リターンケーブル２１４を削減して、更にコストを削減することができる。
【００３９】
本実施形態例の両面バックライト装置１００を使用する液晶表示装置は、図１４に示す従来の両面表示型の液晶表示装置と同様に、両面バックライト装置１００の表面及び裏面の双方に、シールドフロントと液晶パネルとを配置することで得られる。このような両面液晶表示装置や両面バックライト装置は、広告等を表示する表示装置に適用することができる。
【００４０】
図２は、本発明の第２実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示している。本実施形態例の両面バックライト装置１００ａは、散乱反射性を有する棒状光学部材１０１（図１）に代えて、光学部材として、拡散性棒状部材１０３が配置される点で、第１実施形態例の両面バックライト装置１００と相違する。拡散性棒状部材１０３は、ランプから入射した光の進行方向を、ランダムな方向に変えて出射する。
【００４１】
拡散性棒状部材１０３は、その断面の中心に関してＸ方向及びＹ方向に対称な形状を有し、例えば円形状に形成される。拡散性棒状部材１０２は、例えば、アクリル、ＰＣ、ＡＢＳ、又は、ＰＥＴなどの透明樹脂内に、光散乱性を有するシリコン、金属、或いは、樹脂の粒子等を分散させたものとして構成される。拡散性棒状部材１０３は、ランプ１０２からＸ方向に向けて出射された光を入射し、その光の多くを拡散板１０６方向に向けた光として出射する。
【００４２】
本実施形態例では、上記構成により、光学部材として散乱反射性棒状部材１０１が配置される第１実施形態例と同様に、輝度効率を向上でき、かつ、表面及び裏面の拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減することができる。また、拡散性棒状部材１０３は、見かけ上、光を散乱放射する擬似的なランプとなり、拡散性棒状部材１０３の中心と、ランプ１０２の中心とが、同じ直線上に配置されるため、視野角を変えて拡散板１０６を観察した際にも、拡散板１０６上で観察される輝度変動が少ない。
【００４３】
図３は、本発明の第３実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示している。本実施形態例の両面バックライト装置１００ｂは、散乱反射性を有する棒状光学部材１０１（図１）に代えて、ランプ１０２のＸ方向の両側に、光学部材として、棒状プリズム部材１０４が配置される点で、第１実施形態例の両面バックライト装置１００と相違する。棒状プリズム部材１０４は、アクリル、ＰＣ、ＡＢＳ、或いは、ＰＥＴなどの透明樹脂やガラスで構成される。棒状プリズム部材１０４は、光透過性を有し、屈折によって入射した光の進行方向を変える。
【００４４】
図４は、図３のランプ１０４付近を拡大して示している。棒状プリズム部材１０４は、その断面形状が、中心に関してＹ方向に対称な形状を有し、例えば、光を発散させる凹レンズと同様な形状を有する。棒状プリズム部材１０４は、ランプ１０２から出射された、同図中に示す角度±θに含まれる光を入射し、屈折によりその光の進行方向を変えて光を出射する。つまり、棒状プリズム部材１０４は、図１６では、隣接する２つのランプ２０４が互いを照らしあう方向の光を、表面及び裏面の拡散板１０６へ向かう方向の光として出射する。
【００４５】
本実施形態例では、棒状プリズム部材１０４の、ランプ１０２から光を入射する面の曲率、及び、光を出射する面の曲率を、適切に設定することで、隣接する２つのランプ１０２の中間位置に対応する拡散板１０６上の位置の輝度を増加させることができる。このため、第１実施形態例と同様に、輝度効率を向上でき、表面及び裏面の拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減することができる。
【００４６】
図５は、本発明の第４実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示している。本実施形態例の両面バックライト装置１００ｃは、棒状プリズム部材１０４（図３）に代えて、光学部材として、散乱反射性棒状部材１０１と同様な光反射特性を有する棒状反射部材１０５（図１）が配置される点で、第３実施形態例の両面バックライト装置１００と相違する。棒状反射部材１０５は、断面中心に関して、Ｙ方向に対称な断面形状を有する。
【００４７】
図６は、図５のランプ１０２付近を拡大して示している。棒状反射部材１０５をランプ１０２の両側に配置すると、第３実施形態例と同様に、ランプ１０２から出射された、図６中に示す角度±θに含まれる光を拡散板１０６の方向へ向けることができる。このため、第３実施形態例と同様に、輝度効率を向上でき、表面及び裏面の拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減することができる。
【００４８】
図７は、本発明の第５実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示し、図８は、図７のバックライト装置の一部を斜視図で示している。本実施形態例の両面バックライト装置１００ｄは、散乱反射性棒状部材１０１（図１）に柱部１０７が形成される点で、第１実施形態例の両面バックライト装置１００と相違する。柱部１０７は、散乱反射性棒状部材１０１から拡散板１０６に向けて細くなる円錐形状に形成され、光を発散させる白色のＡＢＳやＰＣで形成される。例えば、２０インチ程度の液晶表示装置で使用されるバックライト装置であれば、柱部１０７は、表面及び裏面の拡散板１０６中心付近に対応する位置に、１つが形成されればよい。
【００４９】
通常の片面バックライト装置では、図１１に示すように、反射板２１１上にスペーサ２１０が形成され、拡散板２１６が自重によって、或いは、熱によって変形してたわむのを防止している。一般に、拡散板のたわみは、バックライト装置の発光面が大きいほど顕著である。しかし、従来の両面バックライト装置２０４（図１５）では、拡散板２１６に対向して反射板が配置されないために、拡散板２１６を支えるスペーサ（柱）を形成することができず、拡散板２１６のたわみを防止できなかった。本実施形態例では、散乱反射性棒状部材１０１に、拡散板１０６を支える柱部１０７を形成するため、バックライト装置の発光面が大きい場合であっても、表面及び裏面の拡散板１０６のたわみを低減でき、良好な発光面を得ることができる。
【００５０】
なお、上記実施形態例では、バックライト装置が両面バックライト装置として構成される例について説明したが、隣接する２つのランプ１０２間に、光学部材が挿入される構造は、例えば、図１２に示す断面構造と同様な断面構造を有する片面バックライト装置にも適用することができる。
【００５１】
図９は、光学部材として、拡散性棒状部材が挿入された片面バックライト装置の断面構造を示している。同図の例では、ランプ１０２からＸ方向に向けて出射された光と、反射板１０８で反射した光とが拡散性棒状部材１０３に入射する。このように、バックライト装置が片面バックライト装置として構成された場合についても、隣接する２つのランプ間に種々の光学部材を挿入することで、先の実施形態例と同様に、輝度効率を向上でき、拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減できる。
【００５２】
特許文献１に記載の技術では、反射板の山部２２１Ｍ（図１３）に形成する鏡面反射膜の均一性が輝度ムラの解消に大きく関わり、鏡面反射膜が均一に形成されない場合には、輝度ムラを正しく解消することができない。このため、反射板の山部２２１Ｍの形成には、高い加工精度が要求される。本発明で使用する光学部材は、山部２２１が形成される反射板に比して、部品が小さいために加工が容易であり、加工にさほど高い精度が要求されない。片面バックライト装置において、隣接する２つのランプ間に光学部材を挿入する構成を採用する場合には、反射板１０８に山部を形成する必要がなく、また、光学部材の形成には高い加工精度が要求されないため、特許文献１に記載の技術に比して、簡易に、輝度効率を向上し、拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減できる。
【００５３】
また、従来の特許文献１に記載の技術では、反射板２１１の形状が、ランプ２１３を１本ずつサーチライトのように凹面鏡で囲ったような形状であるため、拡散板２１６の正面の輝度が均一になるように反射板２１１の山部２１１Ｍの角度を調整した場合であっても、正面以外の視野角から拡散板２１６を観察した場合における輝度の変動を低減することはできない。図９に示す片面バックライト装置では、第２実施形態例で説明したのと同様に、拡散性棒状部材１０３は、見かけ上、光を散乱放射する擬似的なランプとなるため、視野角を変えて拡散板１０６を観察した際にも、拡散板１０６上で観察される輝度変動が少ない。
【００５４】
第１実施形態例、第４実施形態例、及び、第５実施形態例では、隣接する２つのランプ間に挿入される光学部材として、散乱反射性を有する棒状光学部材を配置したが、これに代えて、鏡面反射性を有する棒状光学部材を配置することもできる。この場合にも、同様に、輝度効率を向上し、拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減できる。第４実施形態例では、棒状反射部材１０５がランプ１０２の両側に配置されたが、これに代えて、第２実施形態例で使用した拡散性棒状部材１０３を配置することもできる。バックライト装置が、両面バックライト装置、及び、片面バックライト装置の何れとして構成される場合についても、散乱反射性棒状部材１０１、拡散性棒状部材１０３、プリズム部材１０４、又は、棒状反射部材１０５が、導電性材料を用いて構成される場合には、それらとランプ１０２との間のリーク電流により、ランプ１０２の点灯開始電圧を低くすることができる。
【００５５】
上記実施形態例で説明した光学部材の断面形状は一例であり、光学部材の断面形状は、ランプ１０２と光学部材との間の距離や、光学部材の中心と拡散板１０６との間の距離に応じて、適宜設計できる。例えば、ランプ１０２から表面の拡散板１０６までの距離と、裏面の拡散板１０６までの距離とが異なるときには、光学棒状部材の断面形状を、中心に関してＹ方向に対称に形成せずに、それぞれの距離に応じた形状とすることができる。
【００５６】
第５実施形態例では、光学部材に柱部が形成される両面バックライト装置について示したが、片面バックライト装置に、隣接する２つのランプ間に光学部材を挿入する構成を採用する場合には、第５実施形態例と同様に、光学部材に拡散板を支持する柱部を形成することができる。また、第５実施形態例では、柱部が散乱反射性を有する棒状光学部材に形成される例について示したが、柱部が形成される光学部材は、散乱反射性棒状部材には限定されない。本発明のバックライト装置は、液晶表示装置以外にも使用できる。
【００５７】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明のバックライト装置は、上記実施形態例にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したバックライト装置も、本発明の範囲に含まれる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１のバックライト装置は、そのままでは拡散板から出射されない、拡散板とほぼ平行な方向の光成分を、拡散板に向かう光成分にする光学部材を有するため、輝度効率を向上することができる。また、光学部材の形状を適切に設定することで、直下方式のバックライト装置で特に問題となる、隣接するランプ間に対応する位置の拡散板上の輝度の低下を低く抑え、発光面の輝度ムラを低減することができる。
また、本発明の第２の視点のバックライト装置では、ランプに隣接して導電体又は導電体を含む材料で形成された棒状部材が配置されため、点灯開始電圧を低くして、コストを低減することができる。
本発明の液晶表示装置は、上記本発明のバックライト装置を備えるため、良好な表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図３】本発明の第３実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図４】図３のランプ付近を拡大して示す断面図。
【図５】本発明の第４実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図６】図５のランプ付近を拡大して示す断面図。
【図７】本発明の第５実施形態例のバックライト装置の一部を示す斜視図。
【図８】図７のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図９】光学部材として、拡散性棒状部材が挿入された片面バックライト装置の断面構造を示す断面図。
【図１０】一般的な液晶表示装置の構造を示す展開図。
【図１１】図１０に示す一般的なバックライト装置の詳細構造を示す展開図。
【図１２】図１０のＡ−Ａ断面の一部を示す断面図。
【図１３】従来のバックライト装置の断面構造を示す断面図。
【図１４】一般的な両面表示型の液晶表示装置の構成を示す展開図。
【図１５】一般的な両面バックライト装置の構造を示す展開図。
【図１６】図１４のＢ−Ｂ断面の一部を示す断面図。
【符号の説明】
１００：バックライト装置
１０１：散乱反射性棒状部材
１０２：ランプ
１０３：拡散性棒状部材
１０４：棒状プリズム部材
１０５：棒状反射部材
１０６：拡散板
１０７：柱部
１０８：反射板
１０９：リーク電流
２００：液晶表示装置
２０１：バックライト装置
２０２：液晶パネル
２０３：シールドフロント
２０４：両面バックライト装置
２１１：反射板
２１２：スペーサ
２１３：ランプ
２１４：リターンケーブル
２１５：ランプ支持台
２１６：拡散シート
２１７：光学シート
２１８：バックライトシャーシ
２１９：インバータ
２２０：リーク電流
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライト装置及び液晶表示装置に関し、更に詳しくは、バックライト光源が発光面の直下に配置されるバックライト装置、及び、そのようなバックライト装置を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に使用されるバックライト装置には、大きく分けて、直下方式と、エッジライト方式（導光板方式）の２つの方式がある。直下方式のバックライト装置では、発光面の直下に複数の光源（ランプ）が配置される。直下方式のバックライト装置は、エッジライト方式のバックライト装置に比して、高い輝度を簡易に得ることができる。
【０００３】
図１０は、液晶表示装置の構造を展開図で示している。液晶表示装置２００の液晶パネル２０２は、シールドフロント２０３と、バックライト装置２０１との間に挟みこまれて保持され、バックライト装置２０１からの光の透過を制御して、画像（画面）の表示を行なう。図１１は、図１０に示すバックライト装置の詳細構造を展開図で示し、図１２は、図１０のＡ−Ａ断面の一部と、それに対応した拡散板上の輝度の分布を示している。
【０００４】
図１１に示すように、バックライト装置２０１は、バックライトシャーシ２１８を有し、バックライトシャーシ２１８は、バックライト装置２０１の発光面を区画する。ランプ２１３は、反射板２１１と拡散板２１６の間に配置され、ランプ支持台２１５により所定間隔で支持される。例えば、拡散板２１６とランプ２１３の中心との間の距離は、１０〜１７ｍｍ程度に設定され、隣接する２つのランプ２１３間の距離は、２０ｍｍ程度に設定される。ランプ２１３の一方の入力端子は、リターンケーブル２１４により接地され、他方の入力端子には、インバータ２１９により、一般に点灯開始電圧と呼ばれる、１０００Ｖから１６００Ｖ程度の高交流電圧が印加される。この点灯開始電圧は、ランプ２１３の長さが長いほど、高い値となる。
【０００５】
ところで、ランプ２１３の周辺環境が暗い暗黒状態や、周辺環境の温度が低い状態では、ランプ２１３のインピーダンスが高くなるため、同じ長さのランプ２１３を使用する場合であっても、点灯開始電圧をより高く設定する必要がある。しかし、この場合には、インバータ２１９の基板サイズが大きくなり、また、ランプ２１３を点灯させるための電源基板であるインバータ２１９のコストが増大する。ランプ２１３の近傍に導体を配置する場合には、ランプ２１３の周辺環境が暗黒状態や低温環境にある場合においても、ランプ２１３と導体との間のリーク電流２２０によりランプ２１３内の放電が誘発されるため、点灯開始電圧を下げることができる。このため、バックライト装置２０１では、反射板２１１に、金属が用いられることが多い。
【０００６】
拡散板２１６は、対向する縁部がランプ支持台２１５により支持され、中央部付近がスペーサ２１２によって支持される。ランプ２１３からの光は、直接に、或いは、反射板２１１で反射されて拡散板２１６に入射する。拡散板２１６に入射した光は、拡散され、拡散シートやレンズシートとして構成される光学シート２１７を介して、バックライト装置２０１外部に出射される。
【０００７】
ここで、バックライト装置２０１では、ランプ２１３の延在方向に直交する方向（Ｘ方向）の位置によって、ランプ２１３から拡散板２１６までの距離と、拡散板２１６に入射する光の角度とが異なる。このため、図１２中にグラフで示すように、拡散板２１６で観察される輝度は、ランプ２１３直上が最も高く、隣接する２つのランプ２１３の中間付近が最も低くなり、バックライト装置２０１の発光面には、輝度ムラが生じる。また、バックライト装置２０１では、隣接するランプ２１３を互いに照らしあうＸ方向の光が、互いのランプ２１３表面で吸収されるため、輝度効率が低いという問題もある。
【０００８】
従来、上記した問題を解消できる技術としては、例えば、特開平４−２７５５２５号公報（特許文献１）や、特開平１０−３９８０８号公報（特許文献２）に記載される技術が知られている。図１３は、特許文献１に記載のバックライト装置の断面構造を示している。特許文献１に記載のバックライト装置２０１ａでは、反射板２１１に、隣接する２つのランプ２１３間の中間位置を頂点とする山部２１１Ｍが形成され、その山部２１１Ｍには、鏡面反射膜が形成される。上記のバックライト装置２０１ａでは、ランプ２１３からＸ方向に向けて出射される光が、反射板の山部２１１Ｍの鏡面反射膜での反射によって拡散板２１６方向へ向かうため、発光面の輝度ムラを低減できると共に、輝度効率を向上できる。
【０００９】
ここで、液晶表示装置として、例えば、特開２０００−３３８４８３号公報（特許文献３）に記載されるような、バックライト装置の表面側だけでなく、裏面側にも表示画面を有する両面表示型の液晶表示装置が知られている。図１４は、両面表示型の液晶表示装置の構成を展開図示している。両面表示型の液晶表示装置２００ａは、両面バックライト装置２０４の表面側及び裏面側に、それぞれ、液晶パネル２０２及びシールドフロント２０３を有する。両面バックライト装置２０４は、例えば、通常の片面バックライト装置の裏面同士を張り合わせたものと同様な構造を有する。
【００１０】
図１５は、特許文献３に記載の両面バックライト装置の構造を展開図で示している。また、図１６は、図１４のＢ−Ｂ断面の一部を示している。この両面バックライト装置２０４では、表面及び裏面に、ランプ２１３を挟んで対向するように拡散板２１６が配置される。両面バックライト装置２０４は、通常の片面バックライト装置（図２）では拡散板２１６に対向して配置された反射板２１１がないため、１列に並ぶランプ２１３によって、両面の発光を可能にしている。図１６に示すように、両面バックライト装置２０４は、ランプ２１３を中心として、表面側と裏面側とで対称な構造を有している。
【００１１】
【特許文献１】
特開平４−２７５５２５号公報
【特許文献２】
特開平１０−３９８０８号公報
【特許文献３】
特開２０００−３３８４８３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１６に示す断面構造を有する両面バックライト装置２０４についても、同図中にグラフで示すように、図１２に示す断面構造を有する片面バックライト装置２０１と同様に、輝度効率が低く、表面及び裏面の拡散板２１６で観察される輝度にはムラが生じる。しかし、両面バックライト装置２０４は、片面バックライト装置２０１とは異なり、拡散板２１６に対向するランプ２１３の裏面側に反射板２１１が配置されない。このため、両面バックライト装置２０４に、特許文献１に記載の技術を適用することはできず、前述の問題を解消することができない。また、両面バックライト装置２０４では、拡散板２１６に対向するランプ２１３の裏面側に、金属が用いられる反射板２１１が配置されないため、ランプ２１３の近傍に導電体を配置してランプ２１３のインピーダンスを低くすることができず、特に暗黒状態や低温環境下において、点灯開始電圧を低く設定することができない。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、片面及び両面バックライト装置の何れについても、輝度ムラを低減し、輝度効率を向上できる直下方式のバックライト装置を提供することを目的とする。また、本発明は、ランプ点灯時のランプ周辺環境の状態が、暗黒状態や低温環境である場合についても、ランプの点灯開始電圧を低く設定することができるバックライト装置を提供することを目的とする。
【００１４】
更に、本発明は、上記本発明のバックライト装置を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の視点のバックライト装置は、少なくとも１枚の光拡散板の直下に配設される少なくとも１本のランプからの光を前記光拡散板を介して出射するバックライト装置において、前記ランプから出射された光のうち前記光拡散板とほぼ平行方向の成分の光を前記光拡散板に向けて出射させる光学部材を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、そのままでは拡散板に向かわない、拡散板とほぼ平行な方向の光成分を、拡散板に向かう方向の光成分にする光学部材を有するため、輝度効率を向上することができる。また、光学部材の断面形状を適切に設定することで、直下方式のバックライト装置で特に問題となる、隣接するランプ間に対応する位置の拡散板上の輝度の低下を低く抑え、発光面の輝度ムラを低減することができる。
【００１７】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記光学部材が、相互に平行方向に延在する２本のランプの間に配設され、該２本のランプと平行方向に延在する棒状部材を有することが好ましい。この場合、２本のランプから互いのランプを照らしあう向きに出射された、拡散板にほぼ平行な方向の光成分を、棒状部材により、拡散板に向かう光にすることができる。棒状部材は、例えば、ランプを支持する支持台と同じ支持台により支持される。
【００１８】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材を、導電体又は導電体を含む材料で形成することができる。この場合、棒状部材とランプとの間で寄生容量が発生し、微弱なリーク電流が流れることによりランプ内の放電が誘発され、ランプの周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いて、ランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを削減できる。棒状部材を電気的に接地すると、更に効果的である。
【００１９】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材に、前記棒状部材の少なくとも一部から前記光拡散板に向かって延び、該光拡散板に当接する柱部を形成することができる。この場合、拡散板に対向して反射板が形成されない両面バックライト装置についても、拡散板の中央付近を支持する柱部を形成して、拡散板のたわみを防止することができる。
【００２０】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材が、表面で光を散乱反射する反射部材を有する構成を採用することができる。この場合、拡散板にほぼ平行な方向の光成分は、棒状部材の表面で散乱反射して、拡散板に向かう。
【００２１】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、上記に代えて、前記棒状部材が、表面で光を鏡面反射する反射部材を有する構成を採用することができる。この場合、拡散板にほぼ平行な方向の光成分は、棒状部材の表面で鏡面反射して、拡散板に向かう。
【００２２】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、上記に代えて、前記棒状部材が、内部に光散乱材料が分散された透明材料を有する構成を採用することができる。この場合、拡散板にほぼ平行な方向の光成分は、棒状部材内部に入射し、棒状部材内に分散された光散乱材料によりその向きを変え、拡散板に向かう。
【００２３】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材を、２本のランプの中央位置に配設する構成を採用することができ、或いは、これに代えて、前記棒状部材を、前記２本のランプのそれぞれに隣接して配設する構成を採用することができる。この場合には、棒状部材を、その中心に関して対称な形状に形成するとよい。
【００２４】
本発明の第１の視点のバックライト装置では、前記棒状部材が、前記光拡散板と平行な方向に前記ランプと隣接し、光を屈折させるプリズム部材を有する構成を採用することができる。この場合、拡散板にほぼ平行な方向の光成分は、プリズム部材による屈折により向きを変え、拡散板に向かう。
【００２５】
本発明の第１の視点のバックライト装置は、前記拡散板が前記ランプ及び光学部材を挟む一対の光拡散板から成る構成を採用することができる。
バックライト装置は、ランプ及び光学部材を挟んで拡散板と対向する位置に反射板を備える片面発光型のバックライト装置として構成されてもよく、或いは、一対の拡散板をランプ及び光学部材を挟んで相互に対向する位置に配置し、ランプからの光を、表面及び裏面の拡散板から出射する両面発光型のバックライト装置として構成されてもよい。
【００２６】
本発明の第２の視点のバックライト装置は、少なくとも１枚の光拡散板の直下に配設される少なくとも１本のランプからの光を前記光拡散板を介して出射するバックライト装置において、前記ランプに隣接し、前記ランプの延在方向にほぼ平行な方向に延在する１本以上の棒状部材を有し、該棒状部材は、導電体又は導電体を含む材料で形成された部材であることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第２の視点のバックライト装置では、ランプに隣接して、導電性を有する棒状部材を配置するため、棒状部材とランプとの間で寄生容量が発生し、微弱なリーク電流が流れることによりランプ内の放電が誘発され、ランプの周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いてランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを削減できる。
【００２８】
本発明の第２の視点のバックライト装置では、前記棒状部材が電気的に接地されることが好ましい。この場合、リーク電流により効果的にランプ内の放電が誘発され、更に低い点灯開始電圧を用いて、ランプを点灯することができる。
【００２９】
本発明の第２の視点のバックライト装置では、前記棒状部材を、前記ランプの低電圧側の入力端子に接続することができる。この場合、棒状部材を、ランプの低電圧端子側のリターンケーブルとして使用することができ、更なるコストの削減が可能となる。
【００３０】
本発明の第２の視点のバックライト装置は、前記拡散板が前記ランプ及び棒状部材を挟む一対の光拡散板から成る構成を採用することができる。
バックライト装置は、ランプ及び光学部材を挟んで拡散板と対向する位置に反射板を備える片面発光型のバックライト装置として構成されてもよく、或いは、一対の拡散板をランプ及び光学部材を挟んで相互に対向する位置に配置し、ランプからの光を、表面及び裏面の拡散板から出射する両面発光型のバックライト装置として構成されてもよい。何れの場合であっても、ランプの周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いてランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを削減できる。
【００３１】
本発明の液晶表示装置は、上記本発明のバックライト装置を備えることを特徴とする。
【００３２】
本発明の液晶表示装置は、バックライト装置の発光面からの光を制御する液晶パネルを、バックライト装置の発光面に対応して有する。本発明の第１の視点のバックライト装置は、両面発光型のバックライト装置として構成される場合、及び、片面発光型のバックライト装置として構成される場合の何れについても、発光面の輝度ムラを低減できるため、本発明の第１の視点のバックライト装置を備える液晶表示装置では、良好な表示画面を得ることができる。また、本発明の第２の視点のバックライト装置を備える液晶表示装置では、バックライト装置のランプの周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いてランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを削減できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示している。本実施形態例のバックライト装置は、従来の両面バックライト装置２０４（図１５）で示した、各一対のランプ支持台２１５、拡散板２１６、光学シート２１７、バックライトシャーシ２１８、及び、反射板２１１と同様な構成を備える。図１に示す断面は、従来の両面バックライト装置２０４のＢ−Ｂ断面（図１４）の一部に相当する。図１に示す断面構造を有する両面バックライト装置１００は、隣接する２つのランプ１０２間の中心位置に、光学部材として散乱反射性を有する棒状光学部材１０１が挿入される点で、従来の両面バックライト装置２０４と相違する。
【００３４】
散乱反射性棒状部材１０１は、例えば、ランプ１０２を支持するランプ支持台により支持される。散乱反射性棒状部材１０１は、散乱反射性を有する金属部材又は樹脂部材として構成することができる。または、これに代えて、棒状部材を構成する金属部材、樹脂部材、又は、セラミック部材に散乱反射性を有するシートを貼り付けた部材として構成することもできる。更に、棒状部材を構成する金属部材、樹脂部材、又は、セラミック部材に散乱反射性を有する塗料を塗布した部材でもよい。散乱反射性棒状部材１０１は、その断面が、中心を通りＸ方向に延びる直線、及び、中心を通り、Ｙ方向に延びる直線に関して対称な形状を有し、例えばひし形形状に形成される。この構成により、表面及び裏面の拡散板１０６に、同様な散乱反射光を入射できる。
【００３５】
散乱反射性棒状部材１０１の断面中心は、隣接する２つのランプ１０２の中心間を結ぶ線分を２等分する位置に配置される。散乱反射性棒状部材１０１は、散乱反射性を有する表面により、従来の両面バックライト装置２０４で、図１６に示した隣接する２つのランプ２１３が互いを照らしあう方向の光を、表面及び裏面の拡散板１０６方向へ向けて散乱反射する。
【００３６】
表面及び裏面の拡散板１０６上のＸ方向の位置に応じて観察される輝度は、図１中にグラフで示すように、拡散板１０６上の、ランプ１０２の中心位置に対応する位置、及び、散乱反射性棒状部材１０１の中心位置に対応する位置の輝度で極大値をとる。これは、散乱反射性棒状部材１０１で反射した光の多くが、その直上（直下）の拡散板１０６に向かうように、散乱反射性棒状部材１０１の断面形状が定められているためである。従来の両面バックライト装置２０４の表面及び裏面の拡散板で観察される輝度のグラフ（図１６）では、隣接する２つのランプ間の中央位置で輝度が低くなり、拡散板１０６上の輝度の変動が大きかったが、本実施形態例の両面バックライト装置１００では、隣接する２つのランプ間の中央位置で輝度が低下せず、輝度の変動が低減される。
【００３７】
本実施形態例では、散乱反射性棒状部材１０１で反射した光の多くは、その直上（直下）の拡散板１０６に向かうため、バックライト装置が両面バックライト装置として構成され、拡散板１０６に対向する面に反射板を配置できない場合についても、拡散板１０６上のＸ方向の位置に応じた輝度の変動を低減して、輝度ムラを低減できる。輝度ムラを解消するために、ランプ１０２の間隔を狭くすると、ランプ１０２から発生する熱の量が多くなるため好ましくなく、また、ランプ１０２を駆動する駆動回路の容量を大きくする必要があり、コスト増につながる。本実施形態例では、棒状光学部材の配置により、簡易に輝度ムラを低減できると共に、輝度効率を向上できる。
【００３８】
従来の両面バックライト装置２０４（図１５）では、拡散板２１６に対向するランプ２１３の裏面側に、金属である反射板２１１が配置されないため、点灯開始電圧を低く設定することができなかった。本実施形態例では、散乱反射性棒状部材１０１を、導電性材料を用いて形成することで、散乱反射性棒状部材１０１とランプ１０２との間で寄生容量を発生させ、微弱なリーク電流１０９が流れてランプ１０２内の放電を誘発し、点灯開始電圧を低くすることができる。このため、ランプ１０２の周辺環境が、暗黒状態や低温環境である場合についても、低い点灯開始電圧を用いてランプを点灯することができ、ランプ駆動回路等のコストを低減することができる。散乱反射性棒状部材１０１を、電気的に接地し、ランプ１０２の低電圧側の入力端子に接続し、散乱反射性棒状部材１０１がリターンケーブル２１４（図１５）を兼ねる構成を採用すると、リターンケーブル２１４を削減して、更にコストを削減することができる。
【００３９】
本実施形態例の両面バックライト装置１００を使用する液晶表示装置は、図１４に示す従来の両面表示型の液晶表示装置と同様に、両面バックライト装置１００の表面及び裏面の双方に、シールドフロントと液晶パネルとを配置することで得られる。このような両面液晶表示装置や両面バックライト装置は、広告等を表示する表示装置に適用することができる。
【００４０】
図２は、本発明の第２実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示している。本実施形態例の両面バックライト装置１００ａは、散乱反射性を有する棒状光学部材１０１（図１）に代えて、光学部材として、拡散性棒状部材１０３が配置される点で、第１実施形態例の両面バックライト装置１００と相違する。拡散性棒状部材１０３は、ランプから入射した光の進行方向を、ランダムな方向に変えて出射する。
【００４１】
拡散性棒状部材１０３は、その断面の中心に関してＸ方向及びＹ方向に対称な形状を有し、例えば円形状に形成される。拡散性棒状部材１０２は、例えば、アクリル、ＰＣ、ＡＢＳ、又は、ＰＥＴなどの透明樹脂内に、光散乱性を有するシリコン、金属、或いは、樹脂の粒子等を分散させたものとして構成される。拡散性棒状部材１０３は、ランプ１０２からＸ方向に向けて出射された光を入射し、その光の多くを拡散板１０６方向に向けた光として出射する。
【００４２】
本実施形態例では、上記構成により、光学部材として散乱反射性棒状部材１０１が配置される第１実施形態例と同様に、輝度効率を向上でき、かつ、表面及び裏面の拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減することができる。また、拡散性棒状部材１０３は、見かけ上、光を散乱放射する擬似的なランプとなり、拡散性棒状部材１０３の中心と、ランプ１０２の中心とが、同じ直線上に配置されるため、視野角を変えて拡散板１０６を観察した際にも、拡散板１０６上で観察される輝度変動が少ない。
【００４３】
図３は、本発明の第３実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示している。本実施形態例の両面バックライト装置１００ｂは、散乱反射性を有する棒状光学部材１０１（図１）に代えて、ランプ１０２のＸ方向の両側に、光学部材として、棒状プリズム部材１０４が配置される点で、第１実施形態例の両面バックライト装置１００と相違する。棒状プリズム部材１０４は、アクリル、ＰＣ、ＡＢＳ、或いは、ＰＥＴなどの透明樹脂やガラスで構成される。棒状プリズム部材１０４は、光透過性を有し、屈折によって入射した光の進行方向を変える。
【００４４】
図４は、図３のランプ１０４付近を拡大して示している。棒状プリズム部材１０４は、その断面形状が、中心に関してＹ方向に対称な形状を有し、例えば、光を発散させる凹レンズと同様な形状を有する。棒状プリズム部材１０４は、ランプ１０２から出射された、同図中に示す角度±θに含まれる光を入射し、屈折によりその光の進行方向を変えて光を出射する。つまり、棒状プリズム部材１０４は、図１６では、隣接する２つのランプ２０４が互いを照らしあう方向の光を、表面及び裏面の拡散板１０６へ向かう方向の光として出射する。
【００４５】
本実施形態例では、棒状プリズム部材１０４の、ランプ１０２から光を入射する面の曲率、及び、光を出射する面の曲率を、適切に設定することで、隣接する２つのランプ１０２の中間位置に対応する拡散板１０６上の位置の輝度を増加させることができる。このため、第１実施形態例と同様に、輝度効率を向上でき、表面及び裏面の拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減することができる。
【００４６】
図５は、本発明の第４実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示している。本実施形態例の両面バックライト装置１００ｃは、棒状プリズム部材１０４（図３）に代えて、光学部材として、散乱反射性棒状部材１０１と同様な光反射特性を有する棒状反射部材１０５（図１）が配置される点で、第３実施形態例の両面バックライト装置１００と相違する。棒状反射部材１０５は、断面中心に関して、Ｙ方向に対称な断面形状を有する。
【００４７】
図６は、図５のランプ１０２付近を拡大して示している。棒状反射部材１０５をランプ１０２の両側に配置すると、第３実施形態例と同様に、ランプ１０２から出射された、図６中に示す角度±θに含まれる光を拡散板１０６の方向へ向けることができる。このため、第３実施形態例と同様に、輝度効率を向上でき、表面及び裏面の拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減することができる。
【００４８】
図７は、本発明の第５実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示し、図８は、図７のバックライト装置の一部を斜視図で示している。本実施形態例の両面バックライト装置１００ｄは、散乱反射性棒状部材１０１（図１）に柱部１０７が形成される点で、第１実施形態例の両面バックライト装置１００と相違する。柱部１０７は、散乱反射性棒状部材１０１から拡散板１０６に向けて細くなる円錐形状に形成され、光を発散させる白色のＡＢＳやＰＣで形成される。例えば、２０インチ程度の液晶表示装置で使用されるバックライト装置であれば、柱部１０７は、表面及び裏面の拡散板１０６中心付近に対応する位置に、１つが形成されればよい。
【００４９】
通常の片面バックライト装置では、図１１に示すように、反射板２１１上にスペーサ２１０が形成され、拡散板２１６が自重によって、或いは、熱によって変形してたわむのを防止している。一般に、拡散板のたわみは、バックライト装置の発光面が大きいほど顕著である。しかし、従来の両面バックライト装置２０４（図１５）では、拡散板２１６に対向して反射板が配置されないために、拡散板２１６を支えるスペーサ（柱）を形成することができず、拡散板２１６のたわみを防止できなかった。本実施形態例では、散乱反射性棒状部材１０１に、拡散板１０６を支える柱部１０７を形成するため、バックライト装置の発光面が大きい場合であっても、表面及び裏面の拡散板１０６のたわみを低減でき、良好な発光面を得ることができる。
【００５０】
なお、上記実施形態例では、バックライト装置が両面バックライト装置として構成される例について説明したが、隣接する２つのランプ１０２間に、光学部材が挿入される構造は、例えば、図１２に示す断面構造と同様な断面構造を有する片面バックライト装置にも適用することができる。
【００５１】
図９は、光学部材として、拡散性棒状部材が挿入された片面バックライト装置の断面構造を示している。同図の例では、ランプ１０２からＸ方向に向けて出射された光と、反射板１０８で反射した光とが拡散性棒状部材１０３に入射する。このように、バックライト装置が片面バックライト装置として構成された場合についても、隣接する２つのランプ間に種々の光学部材を挿入することで、先の実施形態例と同様に、輝度効率を向上でき、拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減できる。
【００５２】
特許文献１に記載の技術では、反射板の山部２２１Ｍ（図１３）に形成する鏡面反射膜の均一性が輝度ムラの解消に大きく関わり、鏡面反射膜が均一に形成されない場合には、輝度ムラを正しく解消することができない。このため、反射板の山部２２１Ｍの形成には、高い加工精度が要求される。本発明で使用する光学部材は、山部２２１が形成される反射板に比して、部品が小さいために加工が容易であり、加工にさほど高い精度が要求されない。片面バックライト装置において、隣接する２つのランプ間に光学部材を挿入する構成を採用する場合には、反射板１０８に山部を形成する必要がなく、また、光学部材の形成には高い加工精度が要求されないため、特許文献１に記載の技術に比して、簡易に、輝度効率を向上し、拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減できる。
【００５３】
また、従来の特許文献１に記載の技術では、反射板２１１の形状が、ランプ２１３を１本ずつサーチライトのように凹面鏡で囲ったような形状であるため、拡散板２１６の正面の輝度が均一になるように反射板２１１の山部２１１Ｍの角度を調整した場合であっても、正面以外の視野角から拡散板２１６を観察した場合における輝度の変動を低減することはできない。図９に示す片面バックライト装置では、第２実施形態例で説明したのと同様に、拡散性棒状部材１０３は、見かけ上、光を散乱放射する擬似的なランプとなるため、視野角を変えて拡散板１０６を観察した際にも、拡散板１０６上で観察される輝度変動が少ない。
【００５４】
第１実施形態例、第４実施形態例、及び、第５実施形態例では、隣接する２つのランプ間に挿入される光学部材として、散乱反射性を有する棒状光学部材を配置したが、これに代えて、鏡面反射性を有する棒状光学部材を配置することもできる。この場合にも、同様に、輝度効率を向上し、拡散板１０６上で観察される輝度ムラを低減できる。第４実施形態例では、棒状反射部材１０５がランプ１０２の両側に配置されたが、これに代えて、第２実施形態例で使用した拡散性棒状部材１０３を配置することもできる。バックライト装置が、両面バックライト装置、及び、片面バックライト装置の何れとして構成される場合についても、散乱反射性棒状部材１０１、拡散性棒状部材１０３、プリズム部材１０４、又は、棒状反射部材１０５が、導電性材料を用いて構成される場合には、それらとランプ１０２との間のリーク電流により、ランプ１０２の点灯開始電圧を低くすることができる。
【００５５】
上記実施形態例で説明した光学部材の断面形状は一例であり、光学部材の断面形状は、ランプ１０２と光学部材との間の距離や、光学部材の中心と拡散板１０６との間の距離に応じて、適宜設計できる。例えば、ランプ１０２から表面の拡散板１０６までの距離と、裏面の拡散板１０６までの距離とが異なるときには、光学棒状部材の断面形状を、中心に関してＹ方向に対称に形成せずに、それぞれの距離に応じた形状とすることができる。
【００５６】
第５実施形態例では、光学部材に柱部が形成される両面バックライト装置について示したが、片面バックライト装置に、隣接する２つのランプ間に光学部材を挿入する構成を採用する場合には、第５実施形態例と同様に、光学部材に拡散板を支持する柱部を形成することができる。また、第５実施形態例では、柱部が散乱反射性を有する棒状光学部材に形成される例について示したが、柱部が形成される光学部材は、散乱反射性棒状部材には限定されない。本発明のバックライト装置は、液晶表示装置以外にも使用できる。
【００５７】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明のバックライト装置は、上記実施形態例にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したバックライト装置も、本発明の範囲に含まれる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１のバックライト装置は、そのままでは拡散板から出射されない、拡散板とほぼ平行な方向の光成分を、拡散板に向かう光成分にする光学部材を有するため、輝度効率を向上することができる。また、光学部材の形状を適切に設定することで、直下方式のバックライト装置で特に問題となる、隣接するランプ間に対応する位置の拡散板上の輝度の低下を低く抑え、発光面の輝度ムラを低減することができる。
また、本発明の第２の視点のバックライト装置では、ランプに隣接して導電体又は導電体を含む材料で形成された棒状部材が配置されため、点灯開始電圧を低くして、コストを低減することができる。
本発明の液晶表示装置は、上記本発明のバックライト装置を備えるため、良好な表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図３】本発明の第３実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図４】図３のランプ付近を拡大して示す断面図。
【図５】本発明の第４実施形態例のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図６】図５のランプ付近を拡大して示す断面図。
【図７】本発明の第５実施形態例のバックライト装置の一部を示す斜視図。
【図８】図７のバックライト装置の断面構造の一部を示す断面図。
【図９】光学部材として、拡散性棒状部材が挿入された片面バックライト装置の断面構造を示す断面図。
【図１０】一般的な液晶表示装置の構造を示す展開図。
【図１１】図１０に示す一般的なバックライト装置の詳細構造を示す展開図。
【図１２】図１０のＡ−Ａ断面の一部を示す断面図。
【図１３】従来のバックライト装置の断面構造を示す断面図。
【図１４】一般的な両面表示型の液晶表示装置の構成を示す展開図。
【図１５】一般的な両面バックライト装置の構造を示す展開図。
【図１６】図１４のＢ−Ｂ断面の一部を示す断面図。
【符号の説明】
１００：バックライト装置
１０１：散乱反射性棒状部材
１０２：ランプ
１０３：拡散性棒状部材
１０４：棒状プリズム部材
１０５：棒状反射部材
１０６：拡散板
１０７：柱部
１０８：反射板
１０９：リーク電流
２００：液晶表示装置
２０１：バックライト装置
２０２：液晶パネル
２０３：シールドフロント
２０４：両面バックライト装置
２１１：反射板
２１２：スペーサ
２１３：ランプ
２１４：リターンケーブル
２１５：ランプ支持台
２１６：拡散シート
２１７：光学シート
２１８：バックライトシャーシ
２１９：インバータ
２２０：リーク電流
Claims (16)
- 少なくとも１枚の光拡散板の直下に配設される少なくとも１本のランプからの光を前記光拡散板を介して出射するバックライト装置において、
前記ランプから出射された光のうち前記光拡散板とほぼ平行方向の成分の光を前記光拡散板に向けて出射させる光学部材を備えることを特徴とするバックライト装置。 - 前記光学部材は、相互に隣接し平行方向に延在する２本のランプの間に配設され、該２本のランプと平行方向に延在する棒状部材を有する、請求項１に記載のバックライト装置。
- 前記棒状部材は、導電体又は導電体を含む材料で形成される、請求項２に記載のバックライト装置。
- 前記光学部材は、前記棒状部材の少なくとも１部から前記光拡散板に向かって延び、該光拡散板に当接する柱部を有する、請求項２又は３に記載のバックライト装置。
- 前記棒状部材は、表面で光を散乱反射する反射部材を有する、請求項２から４の何れかに記載のバックライト装置。
- 前記棒状部材は、表面で光を鏡面反射する反射部材を有する、請求項２から４の何れかに記載のバックライト装置。
- 前記棒状部材は、内部に光散乱材料が分散された透明材料を有する、請求項２から４の何れかに記載のバックライト装置。
- 前記棒状部材は、２本のランプ間の中央位置に配設される、請求項２から７の何れかに記載のバックライト装置。
- 前記棒状部材が、前記２本のランプのそれぞれに隣接して配設される、請求項２から７の何れかに記載のバックライト装置。
- 前記棒状部材は、前記光拡散板と平行な方向に前記ランプと隣接し、該ランプからの光を屈折させるプリズム部材を有する、請求項２から４の何れかに記載のバックライト装置。
- 前記拡散板が前記ランプ及び光学部材を挟む一対の光拡散板から成る、請求項１から１０の何れかに記載のバックライト装置。
- 少なくとも１枚の光拡散板の直下に配設される少なくとも１本のランプからの光を前記光拡散板を介して出射するバックライト装置において、
前記ランプに隣接し、前記ランプの延在方向にほぼ平行な方向に延在する１本以上の棒状部材を有し、該棒状部材は、導電体又は導電体を含む材料で形成された部材であることを特徴とするバックライト装置。 - 前記棒状部材が電気的に接地される、請求項１２に記載のバックライト装置。
- 前記棒状部材が前記ランプの低電圧側の入力端子に接続される、請求項１２又は１３に記載のバックライト装置。
- 前記拡散板が前記ランプ及び前記棒状部材を挟む一対の光拡散板から成る、請求項１２から１４の何れかに記載のバックライト装置。
- 請求項１から１５の何れかに記載のバックライト装置を備える液晶表示装置。
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