JP2007214071A - バックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 輝度むらや低消費電力を考慮したうえで、少ない蛍光ランプの本数でも発光面の中央部の輝度を十分に上げることのできるバックライトユニットを提供すること。
【解決手段】 拡散光を外部へ照射させる発光面を有する拡散板６と、前記拡散板６の背面に対向して並列に配列して設置され、かつ、前記拡散板６の背面には出射光を照射させる複数の蛍光ランプ４と、前記複数の蛍光ランプ４の背面に対向して設置され、かつ、前記複数の蛍光ランプ４から出射された出射光を前記拡散板６の背面に反射させる反射板とを筺体内に備え、拡散板６の発光面で中央部が最高輝度部になるように蛍光ランプ４、４ａを筐体２の内部に配列する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置等の光源として用いられているバックライトユニットに関する。

薄型テレビやパソコンのディスプレイにて用いられている液晶表示装置は、装置自身が発光機能を持たないため、背面に光源としてバックライトユニットを配置し、バックライトユニットからの光をＬＣＤに透過させることにより画像情報を表示するのが一般的である。特に、直下方式のバックライトユニットはその表面（以下、「発光面」という。）での高輝度化が比較的容易に得られるため、例えば３２インチ以上の大型な液晶テレビ等のＬＣＤ装置にも採用されている。

バックライトユニットは、薄型の直下式の型照明装置で、高輝度と高均一性を確保した優れた照明を行なうもので、照明面の全面にわたって均一な高輝度が得られるようにしたものである。

バックライトユニットからの光を受ける画像表示装置では、高画質化のために高輝度、高コントラスト、高解像度、低消費電力が望まれていた。中でも輝度は画像の見た目の印象に与える影響が大きく最も重要なパラメータである。そこで、従来は受光型の場合に、輝度を画面内で均一にするため、バックライトユニットの特性についての様々な工夫がなされていた。

また、液晶カラーテレビでは、液晶画面の中央部の輝度を他の部分より明るく輝度傾斜を有するいわゆる中央部輝度重視型に対応した背面照明をおこなうことによって、全体としての見易くしていることがおこなわれている。

なお、傾斜輝度については、輝度傾斜を観察者に知覚されにくくするために表示画像の輝度を略単調に減少することが好ましい。この場合輝度傾斜に対称性がある方がより目立ちにくいので、画面中央から水平、もしくは垂直方向に単調に輝度を減少させることが好ましい。また同様の理由で、輝度傾斜は表示画像の水平軸もしくは垂直軸に対して略対称となる輝度傾斜であることが好ましい。

それらの観点から輝度傾斜の分布形状としていくつかの好ましい例が考えられる。例えば、輝度傾斜が同心円状に分布させる場合には輝度傾斜をきわめて目立ちにくくできる。同心円状の輝度分布とは、輝度の略等しい部分を結んだ線が画面中心を略中心とする略円形となっているような分布のことである。

このようにすると輝度分布が目立ちにくいのは以下の理由によると考えられている。人間の瞳は円であるため、一度に画面を知覚できる領域は円形に近い。従って画面内の輝度傾斜分布形状が円の場合には人間が一度に知覚できる領域と輝度傾斜の分布形状がほぼ相似形になるために一種の錯覚により輝度傾斜に関する心理的影響が小さくなるからである。輝度分布形状が略円形でなくともよく、楕円形、ひし形であっても同様の効果が生じるのでこれらの輝度分布形状を形成することも好ましい。

（例えば、特許文献１を参照）
なお、画面の中央部におけるバックライトの輝度を最も高くした具体的な構成の例としては、冷陰極蛍光ランプどうしの間隔を液晶表示パネルの画面の中央部から端部に向かうにしたがって徐々に変化させて広くした構成が開示されている。

すなわち、液晶表示パネルの画面の中央部に近い冷陰極蛍光ランプの間隔を、画面の端部に近い冷陰極蛍光ランプの間隔に比べて狭くし、４本の冷陰極蛍光ランプのうち、中央部の２本の冷陰極蛍光ランプを中央部寄りに配置している。

この蛍光ランプの配置により、液晶表示パネルの画面の中央部におけるバックライトの輝度が最も高く、画面の端部に向かうにしたがって輝度が徐々に低下するような山形の輝度特性を示している。（例えば、特許文献２を参照）
特開２００２−５５６７５号公報 ［００１９］［００２１］ 特開平６−７５２１６号公報 ［００１６］

しかしながら、上述の特許文献２に開示されているような、冷陰極蛍光ランプどうしの間隔を液晶表示パネルの画面の中央部から端部に向かうにしたがって徐々に変化させて広くしたバックライトユニットでは、液晶表示パネルの画面の中央部における輝度が最も高く、画面の端部に向かうにしたがって輝度が徐々に低下するようになる。ただし、中央部のみが輝度が高くなっても、全体の輝度は上がらないし、輝度むらの防止も困難である。

また、もし全体の輝度を上げるためや、輝度むらを防止するために蛍光ランプの本数を増やした場合は、消費電力が増加してしまい好ましくない。

本発明はこれらの事情にもとづいてなされたもので、輝度むらや低消費電力を考慮したうえで、少ない蛍光ランプの本数でも発光面の中央部の輝度を十分に上げることのできるバックライトユニットを提供することを目的としている。

本発明の実施の形態に係るバックライトユニットは、拡散光を外部へ照射させる発光面を有する拡散板と、前記拡散板の背面に対向して並列に配列して設置され、かつ、前記拡散板の背面に出射光を照射させる複数の蛍光ランプと、前記複数の蛍光ランプの背面に対向して設置され、かつ、前記複数の蛍光ランプから出射された出射光を前記拡散板の背面に反射させる反射板とを筐体内に備え、
前記拡散板の前記発光面は、中央部が最高輝度部になるように前記蛍光ランプが前記筐体内に配列されていることを特徴とするバックライトユニットである。

である。

また、本発明の実施の形態に係るバックライトユニットは、前記筐体内の前記蛍光ランプの配列は、前記拡散板の中央部に対向する位置の前記蛍光ランプを他の蛍光ランプに比べて、前記拡散板に最も近い距離に配置したことを特徴とするバックライトユニットである。

また、本発明の実施の形態に係るバックライトユニットは、前記筐体内の前記蛍光ランプの配列は、前記拡散板の中央部に対向する位置に直管による前記蛍光ランプを配置し、該蛍光ランプの両側に該蛍光ランプの側へ湾曲した湾曲管の凸状部位を向けて水平に配置したことを特徴とする請求項１記載のバックライトユニットである。

また、本発明の実施の形態に係るバックライトユニットは、前記筐体内の前記蛍光ランプの配列は、該蛍光ランプを奇数本で構成し、前記拡散板の中央部に対向する位置に１本を配置していることを特徴とするバックライトユニットである。

本発明によれば、輝度むらや低消費電力を考慮したうえで、少ない蛍光ランプの本数でも発光面の中央部の輝度を十分に上げることのできるバックライトユニットを実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を図面を参照して説明する。

（第１の実施態様）
図１は、本発明の第１の実施態様になるバックライトユニットの分解斜視図である。直下式のバックライトユニット１は、底板２ａとこの底板２ａから立設した側壁部２ｂとからなる皿状の筐体２を有している。この筐体２の開口部に順次、表面に反射面が形成された反射板３、その上方に光源として、反射板３に近接させるように冷陰極ランプ等の蛍光ランプ４が、複数本等ピッチもしくは規則的に平面的に配列されている。各蛍光ランプ４の両端の端子部はランプホルダ５に固定保持されている。その上方に、透光性の乳白色の樹脂板で形成され発光面全体での輝度の均一性を図るための拡散板６、拡散シート７ａ、７ｂ、全体を筐体２に固定するフレーム８とが、それぞれ順次、装着されて形成されている。したがって、以下の説明では、バックライトユニットの発光面とは、実質的に発光面である拡散板の表面を指している。

筐体２は、例えば、深さ５〜１０００ｍｍ程度、幅１０〜１０００ｍｍ程度、長さ１０〜１０００ｍｍ程度であり、対向する側壁部２ｂに、ランプホルダ５が配設されており、そして、このランプホルダ５は、外部リード部（不図示）を介して電源側に接続されている。

図２（ａ）は、図１で示したバックライトユニットの完成体でのランプの配置についての矢印Ａ方向から見た断面図である。また、図２（ｂ）は、同様に矢印Ｂ方向から見た断面側面図である。すなわち、皿状の筐体２の内部に光源である複数本の蛍光ランプ４は、それぞれ管軸の中央部が高く、両端部が低くなるように、なだらかな弓状の円弧を描いて湾曲した湾曲管により構成されている。

各蛍光ランプ４は、たとえば、ガラス管の外径１〜１０mm程度、長さ３０〜１２００mm程度で、ガラス管の内壁面に蛍光体膜が形成され、ガラス管内に希ガス或いは希ガスと水銀との混合ガスが放電媒体として封入され、ガラス管の両端が封止されている。蛍光ランプ４の形態としては、ガラス管の両端に一対の放電電極が封装された内部電極タイプの蛍光ランプ４、あるいは、ガラス管の両端部外面に電極が形成された外部電極タイプ（誘電体バリア放電ランプ）の蛍光ランプ４、さらには内部電極と外部電極の組み合わせで一対の放電電極を構成した誘電体バリア放電ランプの蛍光ランプ４等である。

この蛍光ランプ４は、バックライトユニット１の内部に設置された際に、弓状の円弧を描いている湾曲の頂部が拡散板６に対して最も近い位置になるように設置されている。また、蛍光ランプ４は、両端の端子部をランプホルダ５に固定保持され、かつ、中央部を透光性部材からなるスペーサ９によって両端部より高くなるように支持されている。

また、蛍光ランプ４の配置は、図２（ａ）に示したように、画面の中央部に配置された蛍光ランプ４ほど拡散板６に近く（反射板３にはより離間して）、周辺部に配置された蛍光ランプ４ほど拡散板６に離間して（反射板３にはより近く）配置されている。

このような配置による蛍光ランプ４からの出射光による拡散板６での輝度は、拡散板６の中央部に対向して配置された蛍光ランプ４からの出射光は、拡散板６への距離が近いので拡散板６の位置では、他の位置に配置された蛍光ランプ４からの出射光による輝度に比べて高輝度になる。

したがって、このような蛍光ランプ４の配置を有するバックライトユニット１を液晶表示装置の照明装置として用いた場合、予め定められた蛍光ランプ４の本数で、低消費電力で輝度むらが少なく、かつ、画面の中央部の輝度を上げることにより、視聴者が見やすい液晶表示装置の画面を形成することができる。

（第２の実施態様）
図３は、第２の実施態様の蛍光ランプ４、４ａの配置を示す平面配置図である。第２の実施態様でも、バックライトユニット１ａの基本構成は第１の実施態様と同様であるが、蛍光ランプ４の形状とその配置が異なる。したがって、バックライトユニット１の基本構成とその各部については、図１とその各部の名称と符号を援用し、また、バックライトユニット１の基本構成の説明を省略する。

すなわち、皿状の筐体２の内部に光源である蛍光ランプ４、は、直管型の蛍光ランプ４ａの他に、第１の実施態様と同様に管軸の中央部が高く、両端部が低くなるように、なだらかな弓状の円弧を描いて湾曲して形成されている湾曲管４により構成されている。また、湾曲管４の湾曲の曲率は異なるものが存在する。

なお、各蛍光ランプ４、４ａは第１の実施態様と同様に、例えば、外径１〜１０ｍｍ程度、長さ１０〜１０００ｍｍ程度で、両端部に放電電極が対向して封装されて成るランプ電流２〜１５ｍＡ程度のランプである。

図３は、蛍光ランプ４、４aの平面配置図を示している。すなわち、拡散板６の中央に対向する位置に直管の蛍光ランプ４ａを配置し、その両側の対照位置に湾曲管４を、直管の蛍光ランプ４ａの側へ湾曲した湾曲管４の凸状部位を向けて水平に配置されている。しかも、湾曲管４の湾曲の曲率は拡散板６の外側にしたがって小さくなるように配置されている。また、各蛍光ランプ４、４ａは、両端の端子部をランプホルダ（不図示）に固定保持して配置されている。なお、特に図示はしていないが、各蛍光ランプ４、４ａの長さが長い場合は、必要に応じて中央部等を透光性のホルダで保持するようにする。

このような配置による蛍光ランプ４、４ａからの出射光による拡散板６での輝度は、拡散板６の中央部に配置された蛍光ランプ４からの出射光が多くなり、拡散板６の中央部の輝度は、他の位置の輝度に比べて高輝度になる。

したがって、このような蛍光ランプ４、４ａの配置を有するバックライトユニット１ａを液晶表示装置の照明装置として用いた場合、予め定められた蛍光ランプ４、４ａの本数で、低消費電力で輝度むらが少なく、かつ、液晶表示装置の画面の中央部の輝度を上げることにより、視聴者が見やすい画面を形成することができる。

（第３の実施態様）
図４（ａ）および（ｂ）は、第３の実施態様のバックライトユニット１ｃ、１ｄの内部における蛍光ランプ４の配置を示す側面断面図である。

第３の実施態様でも、バックライトユニット１ｂの基本構成は第１の実施態様と同様であるが、蛍光ランプ４の形状とその配置が異なる。したがって、バックライトユニット１の基本構成とその各部については、図１とその各部の名称と符号を援用し、また、バックライトユニット１の基本構成の説明を省略する。

すなわち、皿状の筐体２の内部に光源である蛍光ランプ４、４ａは、直管４ａ又は、上述の各実施態様で説明した湾曲管４を用いている。

また、いずれの場合も、蛍光ランプ４、４ａの本数は奇数本を用いている。しかも蛍光ランプ４、４ａの配列は、必ず一本の蛍光ランプ４または４ａが拡散板６の中央に対応する位置に配置し、残りの蛍光ランプ４、４ａを左右に等分に振り分けるように分布して配置している。

図４（ａ）は、拡散板６との距離に関しては、各蛍光ランプ４、４ａを等距離に配置したものである。また、図４（ｂ）は、拡散板６との距離に関しては、中央に配置した蛍光ランプ４、４ａを最短とし、左右に山形状に分布させている。

なお、上述の図４（ａ）および図４（ｂ）では、図面では、直管の蛍光ランプ４aの場合を示しているが、符号で示したように湾曲管４を用いることもできる。

このような配置による蛍光ランプ４、４ａからの出射光による拡散板６での輝度は、拡散板６の中央部は、必ず直下に配置された蛍光ランプ４、４ａからの出射光を受光することになるので、他の位置の最高の輝度に比べても、少なくとも同等かそれ以上の高い輝度が得られる。

したがって、このような蛍光ランプ４、４ａの配置を有するバックライトユニット１ｃ、１ｄを液晶表示装置の照明装置として用いた場合、予め定められた蛍光ランプ４、４aの本数で、低消費電力で輝度むらが少なく、かつ、液晶表示装置の画面の中央部の輝度を上げることにより、視聴者が見やすい画面を形成することができる。

なお、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施態様になるバックライトユニットの分解斜視図。 図２（ａ）は、本発明の第１の実施態様になるバックライトユニットの完成体でのランプの配置についての矢印Ａ方向から見た断面図。また、（ｂ）は、同様に矢印Ｂ方向から見た断面側面図。 本発明の第２の実施態様になるバックライトユニット蛍光ランプの平面配置図。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第３の実施態様のバックライトユニットの内部における蛍光ランプの配置を示す側面断面図。

符号の説明

１、１a、１ｂ…バックライトユニット１、２…筐体、３…反射板３、４、４ａ…蛍光ランプ、５…ランプホルダ、６…拡散板、８…フレーム、９…スペーサ

Claims (4)

1. 拡散光を外部へ照射させる発光面を有する拡散板と、前記拡散板の背面に対向して並列に配列して設置され、かつ、前記拡散板の背面に出射光を照射させる複数の蛍光ランプと、前記複数の蛍光ランプの背面に対向して設置され、かつ、前記複数の蛍光ランプから出射された出射光を前記拡散板の背面に反射させる反射板とを筐体内に備え、
   前記拡散板の前記発光面は、中央部が最高輝度部になるように前記蛍光ランプが前記筐体内に配列されていることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記筐体内の前記蛍光ランプの配列は、前記拡散板の中央部に対向する位置の前記蛍光ランプを他の蛍光ランプに比べて、前記拡散板に最も近い距離に配置したことを特徴とする請求項１記載のバックライトユニット。
3. 前記筐体内の前記蛍光ランプの配列は、前記拡散板の中央部に対向する位置に直管による前記蛍光ランプを配置し、該蛍光ランプの両側に該蛍光ランプの側へ湾曲した湾曲管の凸状部位を向けて水平に配置したことを特徴とする請求項１記載のバックライトユニット。
4. 前記筐体内の前記蛍光ランプの配列は、該蛍光ランプを奇数本で構成し、前記拡散板の中央部に対向する位置に１本を配置していることを特徴とする請求項１記載のバックライトユニット。

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