JP2007087657A - 照明ユニット及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 直下方式の照明ユニットにおいて光源のピッチのずれに起因する輝度ムラの軽減を図る。
【解決手段】 両端に電極２ｂを有する直管状の光源２を折曲部２ａで折り曲げてなる光源２と、光源２に取り付けられて折り曲げられた光源２の間隔を規制する光源支持部材８とを有し、光源支持部材８が、光源２の折曲部２ａと電極２ｂとの中心より折曲部２ａ寄りの領域に取り付けられる。光源支持部材８は、例えば折曲部２ａを介して対向する２本の光源２間に架け渡して取り付けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直管状光源を折曲部で折り曲げてなる光源を有する照明ユニット及びそれを用いた液晶表示装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等の情報機器の表示装置、テレビ、ビデオムービー、カーナビゲーションシステム等の映像機器の表示装置として、軽量、薄型、低消費電力という特長を持つ液晶表示装置が多用されている。このような液晶表示装置においては、明るい表示画面を実現するために、表示素子の背後から照明光を当てるための照明ユニットを内蔵した構成をとるものが多い。

照明ユニットは、光源の配置箇所によってエッジライト方式と直下方式とに分類される。例えばエッジライト方式は、表示装置に対向する導光板のエッジに光源を配置する方式である。また、直下方式は、蛍光放電管等の管状光源を表示パネルの裏面に置き、表示パネルと管状光源との間に拡散板を配置する方式である。このうち、直下方式は、エッジライト方式に比べて高輝度化が容易であり、且つ発光面の輝度均一性に優れるという利点を有している。このため、高輝度が要求される大型液晶テレビ等においては、直下方式の照明ユニットの採用が必須となっている。

例えば、特許文献１には、複数本の蛍光管を有する直下方式のバックライト装置が提案されている。このバックライト装置においては、一部に開口部を有する欠円状把持形状を成し、可撓性を有する透明部材で作られ、１管用や多管用を一体成型したランプホルダを採用することで、蛍光管を保護すると共に、蛍光管配列の位置精度を確保し情報表示面での輝度ムラを防ぐようにしている。また、透明材を使うことで、ランプホルダの陰による情報表示面の輝度低下や輝度ムラへの影響を防ぐようにしている。
特開２００１−２１０１２６号公報

ところで、直下方式の照明ユニットとして、例えば図７に示すように、両端に電極１０１を有する直管状の冷陰極管等の光源１０２を、コの字状やＵ字状等に折曲部１０３で折り曲げ、この折り曲げた光源１０２を適度な間隔でもって平行に複数配置する構造が知られている。コの字状やＵ字状等に折り曲げてなる光源１０２は、電極１０１となる両端と折曲部１０３とが図示しない両側支持部材で支持され、光源１０２の裏面に位置する裏面カバー１０４に固定されている。また、光源１０２の長さ方向の中間部に光源支持部材１０５を取り付け、光源１０２の位置決めや折り曲げられた光源１０２間のピッチの規制が行われる。

しかしながら、図７に示すように光源支持部材１０５が電極１０１寄りに取り付けられている場合、光源１０２が直管状の管を折り曲げてなる構造のため、例えば電極１０１近傍で間隔が広く折曲部１０３近傍で間隔が狭くなり、ピッチがばらついてしまう可能性が高い。また、光源１０２の固定が不十分であるために、光源１０２が位置ずれを起こしてピッチがずれることもある。このような理由で光源１０２のピッチずれが生ずる結果、輝度ムラが生じて表示品位が低下するという問題がある。

前述の特許文献１においては、可撓性を有する透明なランプホルダの取付け位置を、蛍光管の長手方向に対し隣接位置で重ならないように配置したり、蛍光管の並び方向に対し千鳥状に配置したりしているが、折り曲げ構造の光源を用い、さらに光源の特定の位置にランプホルダを偏在させるという考えはない。

本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、直下方式の照明ユニットにおいて、光源のピッチのずれに起因する輝度ムラを軽減することが可能な照明ユニットを提供し、さらには液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述の問題を解決するために、本発明に係る照明ユニットは、両端に電極を有する直管状光源が折曲部で折り曲げられてなる光源と、前記光源を支持するように取り付けられ、前記折り曲げられた直管状光源間の間隔を規制する光源支持部材とを有し、前記光源支持部材が、前記光源の前記折曲部と前記電極間の中心位置より前記折曲部寄りの領域に取り付けられていることを特徴とする。

また、本発明の液晶表示装置は、両端に電極を有する直管状光源が折曲部で折り曲げられてなる光源と、前記光源を支持するように取り付けられ、前記折り曲げられた直管状光源の間隔を規制する光源支持部材とを有し、前記光源支持部材が、前記光源の前記折曲部と前記電極間の中心位置より前記折曲部寄りの領域に取り付けられてなる照明ユニットと、前記照明ユニットの前面に配置液晶表示パネルとを有することを特徴とする。

本発明においては、折り曲げられた光源の長手方向の中心位置より折曲部側に光源支持部材を取り付けるので、光源の間隔が狭くなり易い折曲部近傍の光源の間隔が強制的に規制される。この結果、折り曲げられた光源の平行な距離が長くなり、光源のピッチのばらつきが抑制される。また、本発明によれば、折り曲げられた光源の折曲部寄りに光源支持部材を取り付けるので、折曲部近傍の光源の強度が補強される。

本発明の照明ユニットによれば、光源支持部材により折曲部近傍の光源の間隔を均一とするので、折り曲げた構造に起因する光源の変形を防止して、全長にわたって光源の間隔を均一とすることができる。したがって、本発明によれば光源のピッチのずれに起因する輝度ムラを軽減可能な照明ユニットを提供することができる。また、本発明によれば、光源のピッチのずれに起因する輝度ムラが軽減された照明ユニットを用いることにより、優れた表示品位の液晶表示装置を実現することができる。

以下、本発明に係る照明ユニット及び液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明を適用した第１の実施形態の照明ユニット及びこの照明ユニットを有する液晶表示装置について説明する。図１は、第１の実施形態の照明ユニットの平面図、図２は図１の照明ユニットの分解斜視図、図３は図２の照明ユニットを用いた液晶表示装置の断面図である。なお、図３において、照明ユニットについては、図１におけるＡ−Ａ線位置での断面を示している。

図３に示すように、第１の例の照明ユニットＵＴ１は、例えば液晶パネル１の裏面側にバックライトとして配置されるものであり、光源２と、これら光源２からの光を拡散させて出射するための拡散板３と、光源２の表示面と反対側（裏面側）に配置される反射シート５と、反射シート５の裏面側に配置される裏面カバー６と、拡散板３や裏面カバー６等を囲むように支持する枠状のハウジング７とを有する。光源２は、直管状の光源を折曲部２ａでコの字状やＵ字状等に折り曲げてなり、両端が電極２ｂとされる。また、照明ユニットＵＴ１は、裏面カバー６とともに光源２の電極２ｂ及び折曲部２ａの両側を挟持する支持部材４を有する。

また、照明ユニットＵＴ１においては、光源２の折曲部２ａと電極と２ｂの中心より折曲部２ａ寄りの領域に、折曲部２ａを介して対向する２本の光源２間に架け渡すように、光源支持部材８が取り付けられる。さらに、照明ユニットＵＴ１の中央であり光源２の間隙には、光源２と拡散板３との距離を保ち、拡散板３の熱膨張による反りを防止して輝度ムラの発生を抑制する突起９が形成されている。

図１の照明ユニットＵＴ１においては、拡散板３の裏面側に、複数の光源２が間隔を有して略平行に配置されている。光源２としては、図示のようなコの字状に折り曲げられた形状に限らず、Ｕ字状等、直管状の光源が折り曲げられてなる折曲部を有する構造の光源を用いることができる。光源２としては、例えば高周波の電流で駆動されて発光する蛍光放電管等を用いることができる。

拡散板３は、光を散乱・拡散させるシート又は板であり、表示面全体の輝度分布を均一とするために使用する。拡散板３は、光伝達に必要な透過率及び屈折率で代表される光学特性が適切な材料で形成され、例えばアクリル樹脂等を用いることができる。

支持部材４は、表示パネルの長さ方向の両端で光源２を支持する機能を有するとともに、光源２から出射する光をパネル配置側へ導き、射出面から出る照明光を増大させる機能を有する。

反射シート５は、光源２と裏面カバー６との間に配置され、光源２から裏面側へ出る光をパネル側へ導き出射面から出る照明光を増大させる機能を有する。この反射シート５としては、高い光反射率を有する白色の樹脂製フィルム等を使用することができる。

裏面カバー６は、反射シート５の裏面側から光源２及び拡散板３を支持する機能を有するとともに、照明ユニットＵＴ１の筐体としての機能も有する。

図２及び図３に示すように、ハウジング７は、拡散板３及び裏面カバー６を側面並びに前方から取り囲むように近接配置され、光源２及び拡散板３を保持する機能を有する。このハウジング７としては、例えばポリカーボネート樹脂等により形成される。

前述のような第１の例の照明ユニットＵＴ１においては、光源２の長さ方向の中心、すなわち図１中Ｂ−Ｂ線で示す折曲部２ａと電極２ｂとの中心より折曲部２ａ寄りの領域の光源２に、光源支持部材８が取り付けられる。光源支持部材８は、折曲部２ａを介して対向する光源間に架け渡して取り付けられ、光源２を裏面カバー６に固定することにより、対向する光源２間の間隔を規制する。図１〜図３に示す光源支持部材８は、例えば折り曲げられた光源２の間隔を規制するための支持部を介して、光源２を固定し保持する光源保持部が２つ連結した形状とされている。光源支持部材８の下部はビス等により裏面カバー６に固定されている。

このような照明ユニットＵＴ１は、その前方に液晶パネル１を配置され、金属製の表側フレームＦＣを取り付けて固定されることにより、液晶表示装置Ｌを構成する。液晶パネル１は、照明ユニットＵＴ１からの光を透過して文字や映像等の画像を表示するもので、表示用電極等が形成された一対の透明基板を適当な間隔で対峙させた間隙に液晶材料を注入するとともに透明基板の周縁をシール材で封止してなるパネル、このパネルの周囲に配置されたパネルを駆動するための複数の駆動用回路、この駆動用回路を実装した基板等から構成される。

照明用ユニットＵＴ１の光が出射される側に液晶パネル１を搭載した液晶表示装置Ｌにおいては、光源２から出射された光は、直接又は反射シート５等により反射されて拡散板３へ導かれ、拡散板３を通過し、輝度分布を均一化される。次いで、拡散板３を通過した光は、液晶パネル１の背面全体に均等に伝えられて液晶パネル１の表面に文字や映像等の画像を表示する。

以上のような第１の例の照明ユニットＵＴ１においては、折り曲げられた光源２の折曲部２ａ付近に、光源２間を架け渡す光源支持部材８を取り付けるので、例えば電極２ｂ近傍で間隔が広く折曲部２ａ近傍で間隔が狭くなるといった折り曲げ構造に起因する光源２の変形を防止し、光源２のピッチのばらつきを解消して、輝度ムラを軽減することができる。したがって、光源２のピッチのばらつきが解消され、輝度ムラの軽減された優れた表示品位の液晶表示装置を実現することができる。

ところで、従来の照明ユニットのように、光源管を架け渡す光源支持部材が電極寄りに取り付けられている場合、光源の折曲部付近の機械的強度が極めて低くなり、落下等の衝撃により光源がたやすく破損してしまうという問題がある。これに対して、第１の例の照明ユニットＵＴ１においては、折り曲げられた光源２の折曲部２ａ付近に光源２間を架け渡す光源支持部材８を取り付けるので、光源２の折曲部２ａ付近の強度を高めることができる。このため、この照明ユニットＵＴ１を用いた液晶表示装置は、落下等の衝撃に対しても光源２の破損が抑制され、耐久性の向上を図ることができる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態の照明ユニット及びこの照明ユニットを有する液晶表示装置について説明する。第２の実施形態の照明ユニットＵＴ２は、光源２の折曲部２ａと電極２ｂとの中心より折曲部２ａ寄りの領域に光源支持部材が取り付けられている点で第１の例の照明ユニットＵＴ１と共通するが、光源支持部材の取り付け位置及び構造が異なるものである。図４は、第２の例の照明ユニットＵＴ２の斜視図、図５（ａ）は図４の光源折曲部付近の拡大斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）の分解斜視図である。なお、図４及び図５中、第１の例の図１〜図３と同じ部材については、同じ符号を付して説明を省略する。

第２の例で用いられる光源支持部材２１は、光源２の折曲部２ａを保持するための部材である。光源支持部材２１は、図５及び図６に示すように、コの字状やＵ字状等に折り曲げられた光源２の折曲部２ｂの形状に沿った形状の開口であり、光源２の折曲部２ｂが嵌め込まれる保持穴２１ａを有する。また、図６に示すように、光源支持部材２１の保持穴２１ａの内壁には、光源２の折曲部２ｂが嵌め込まれたときに、保持穴２１ａと光源２の折曲部２ｂとが完全に密着するのを防止する凸部２１ｂが３カ所形成されている。光源支持部材２１の保持穴２１ａに折曲部２ｂが嵌め込まれたとき、保持穴２１ａ内の凸部２１ｂと光源２の折曲部２ｂとが長さ方向の３カ所で接触することで、折曲部２ｂを保持する。光源支持部材２１は、例えばシリコンゴム等から形成される。

なお、光源支持部材２１の保持穴２１ａに形成される凸部２１ｂは、図６に示すような保持穴２１ａの両端部及び略中央の３カ所に限定されず、光源支持部材２１により光源２の折曲部２ｂを保持可能であれば、配置箇所及び配置数は任意である。

さらに、図５に示すように、複数の光源支持部材２１が光源２の両端に配置される支持部材４と光源２の背面に配置される裏面カバー６とで挟持されることにより、複数の光源２が照明ユニットＵＴ２の所定位置に確実に固定される。

第２の実施形態の照明ユニットＵＴ２においては、光源支持部材２１の保持穴２１ａに光源２の折曲部２ｂを嵌め込んで３カ所で折曲部２ｂを保持することにより、光源２の折曲部２ｂが照明ユニットＵＴ２に確実に固定され、位置精度が向上する。したがって、第２の例の照明ユニットＵＴ２をバックライトとして有する液晶表示装置は、光源２が位置ずれを生じることに起因する輝度ムラが軽減され、優れた表示品位を実現することができる。特に、光源２を保持した光源支持部材２１を支持部材４と裏面カバー６とで挟持することで、保持穴２１ａに設けられた凸部２１ｂで折曲部２ｂを部分的に保持する構造とされていても、光源２が動くことによる位置ずれを確実に抑制することができる。したがって、第２の例の照明ユニットＵＴ２をバックライトとして有する液晶表示装置の輝度ムラを軽減し、表示品位の向上を図ることができる。

ところで、従来の直下方式の照明ユニットに用いられ、折曲部でコの字状やＵ字状等に折り曲げてなる光源は、折曲部の全体をシリコンゴム等からなるゴムホルダー（光源支持部材）で覆われ、この光源支持部材を介して裏面カバーと支持部材とに挟持されることにより、光源の折曲部が照明ユニットに支持される。しかしながら、前述のように、光源の折曲部の全体を光源支持部材により保持すると、光源支持部材に保持された部分のみが冷却されることにより、例えば光源が冷陰極管である場合には光源の管内の水銀が偏り、ランプ寿命が低下するという問題がある。逆に、光源支持部材の冷却によるランプ寿命の短縮を回避するために光源支持部材を用いない場合、照明ユニット内で光源が動いて位置ずれを起こし、輝度ムラを生じるという問題がある。

これに対して第２の実施形態の照明ユニットＵＴ２によれば、第２の例の照明ユニットＵＴ２においては、光源支持部材２１で光源２の折曲部２ｂ全体を保持するのではなく、保持穴２１ａに設けられた凸部２１ｂで折曲部２ｂを部分的に保持することにより、光源２と光源支持部材２１との接触が最低限に抑えられる。したがって、例えば光源２が冷陰極管等である場合には、内部の水銀が偏ることに起因するピンク放電が抑制され、光源２の寿命短縮を抑制する。したがって、第２の実施形態の照明ユニットＵＴ２をバックライトとして有する液晶表示装置の長寿命化を図ることができる。

また、本発明の照明ユニットは、図４に示すように、折り曲げられた光源２の折曲部２ａ付近に光源支持部材８を偏らせて取り付けた第１の実施形態と、保持穴２１ａに凸部２１ｂを有する光源支持部材２１を用いる第２の実施形態とを組み合わせても、第１の実施形態又は第２の実施形態を単独で採用してもかまわない。

本発明を適用した照明ユニットの第１の実施形態を一部切欠いて示す平面図である。 図１に示す照明ユニットの分解斜視図である。 図１に示す照明ユニットを有する液晶表示装置の要部概略断面図である。 本発明を適用した照明ユニットの第２の実施形態を示す斜視図である。 図４の光源の折曲部付近を示す図であり、（ａ）は拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。 第２の実施形態の光源支持部材を示す図であり、（ａ）斜視図、（ｂ）は側面図である。 従来の照明ユニットの一例を示す平面図である。

符号の説明

１ 液晶パネル、２ 光源、３ 拡散板、４ 支持部材、５ 反射シート、６ 裏面カバー、７ ハウジング、８ 光源支持部材、２１ 光源支持部材

Claims (10)

1. 両端に電極を有する直管状光源が折曲部で折り曲げられてなる光源と、
   前記光源を支持するように取り付けられ、前記折り曲げられた直管状光源間の間隔を規制する光源支持部材とを有し、
   前記光源支持部材が、前記光源の前記折曲部と前記電極間の中心位置より前記折曲部寄りの領域に取り付けられていることを特徴とする照明ユニット。
2. 前記光源支持部材が、折曲部を介して対向する２本の直管状光源間に架け渡して取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
3. 前記光源支持部材が前記折曲部に取り付けられ、当該光源支持部材は、前記折曲部が嵌め込まれる保持穴と、前記保持穴に前記折曲部が嵌め込まれたときに当該折曲部に対し複数箇所で接触する凸部とを有することを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
4. 前記光源支持部材がシリコンゴムにより形成されていることを特徴とする請求項３記載の照明ユニット。
5. 前記光源支持部材が、前記光源の背面に配置される裏面カバーと、前記裏面カバーの前記光源の長さ方向端部に固定される支持部材とにより挟持されていることを特徴とする請求項３又は４記載の照明ユニット。
6. 両端に電極を有する直管状光源が折曲部で折り曲げられてなる光源と、前記光源を支持するように取り付けられ、前記折り曲げられた直管状光源の間隔を規制する光源支持部材とを有し、前記光源支持部材が、前記光源の前記折曲部と前記電極間の中心位置より前記折曲部寄りの領域に取り付けられてなる照明ユニットと、
   前記照明ユニットの前面に配置液晶表示パネルとを有することを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記光源支持部材が、折曲部を介して対向する２本の直管状光源間に架け渡して取り付けられていることを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
8. 前記光源支持部材が前記折曲部に取り付けられ、当該光源支持部材は、前記折曲部が嵌め込まれる保持穴と、前記保持穴に前記折曲部が嵌め込まれたときに当該折曲部に対し複数箇所で接触する凸部とを有することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
9. 前記光源支持部材がシリコンゴムにより形成されていることを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
10. 前記光源支持部材が、前記光源の背面に配置される裏面カバーと、前記裏面カバーの前記光源の長さ方向端部に固定される支持部材とにより挟持されていることを特徴とする請求項８又は９記載の液晶表示装置。

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