JP2008064788A - 表示装置用の照明装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置用の照明装置の光源を不等ピッチとして光源の個数を低減して低コスト化、低電力化を図りながらも、表示パネルの輝度を全面にわたって均一化する。
【解決手段】複数の光源を表示パネルの背面側に並列配置する直下型のバックライトと、前記表示パネルとバックライトとの間に配置する拡散板とを備え、前記バックライトは並列方向の中央側の光源を両側の光源よりも狭ピッチで配置し、前記拡散板は前記並列方向の中央側の板厚を両側の板厚よりも大としている
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置用の照明装置および表示装置に関し、特に、液晶表示パネルに対向配置される直下型のバックライトを備えた照明装置および該照明装置を備えた表示装置に関する。

従来、液晶表示装置用の照明装置として、サイドに配置した蛍光灯等の光源の光を導光板を用いて表示パネル全面を照明するサイドエッジ型のバックライトと、表示パネルに複数の光源を配置した直下型のバックライトが一般的に採用されている。

近年、液晶表示装置の大画面化が進み、このような大画面の液晶表示装置では、十分な輝度を得るため、直下型のバックライトが多く採用されている。
しかしながら、直下型のバックライトは多数の光源が必要となるため、コスト高となり、かつ、消費電力が大きくなる問題がある。

そこで、本出願人は、特開２００２−８２６２６号公報（特許文献１）において、図１０に示すバックライト装置１を提供している。該バックライト装置１では、表示パネル（図示せず）の背面側に蛍光灯２を並列配置しており、並列方向Ｙの中心部Ｏ−Ｏ側では蛍光灯２のピッチ（蛍光灯の配置間隔）を狭くする一方、中心部Ｏ−Ｏから並列方向Ｙの両側へいくに従って蛍光灯２のピッチを広くしている。即ち、ピッチＰ１＜Ｐ２＜…＜Ｐ６＜Ｐ７としている。
これにより、蛍光灯２をピッチを全て等しくした等ピッチＰ１で並列配置した場合と比較して、蛍光灯２の本数を低減でき、コストおよび消費電力の低減を図ることができる。

特開２００２−８２６２６号公報

しかしながら、特許文献１で提供されているバックライト装置１では、並列方向Ｙの両側の蛍光灯２のピッチを中央側の蛍光灯２のピッチよりも大きくしているため、両側における輝度が低下し、輝度を均一にすることができない。
表示パネルの輝度は全面にわたって均一であることが好ましく、この点で特許文献１のバックライト装置１は改善の余地がある。

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、表示装置用の照明装置の光源をピッチを全て等しくしない不等ピッチとして光源の個数を低減して低コスト化、低電力化を図りながらも、表示パネルの輝度を全面にわたって均一化することを課題としている。

前記課題を解決するため、第一の発明として、複数の光源を表示パネルの背面側に並列配置する直下型のバックライトと、
前記表示パネルとバックライトとの間に配置する拡散板を備え、
前記バックライトの光源のピッチは、並列方向の中央側を両側より狭ピッチとし、前記拡散板は前記中央側の板厚を両側の板厚より大としていることを特徴とする表示装置用の照明装置を提供している。

前記拡散板は、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン等に拡散材を含有させたものであり、板厚が厚い程、光の拡散作用が大きく透過率が低く、逆に、板厚が薄い程、光の拡散作用が小さく透過率が高い。
本発明の照明装置では、光源と表示パネルとの間に配置される拡散板の板厚を均一とせず、光源のピッチを小さくした中央側の板厚よりも光源のピッチを大きくした両側において拡散板の板厚を薄くすることにより光の透過率を中央側よりも両側で向上させている。
即ち、中央側では光源のピッチを小さくしているため一定面積あたりの光源から出射される光が両側に比べて多いが、拡散板の中央側は板厚を厚くしているため光の透過率が低い。一方、両側では光源のピッチを大きくしているため一定面積あたりの光源から出射される光が中央側に比べて少ないが、拡散板の両側は板厚を薄くしているため光の透過率が高い。よって、両側では多くの光が表示パネル側へ透過するため、拡散板を透過した光は中央側と両側とで均一に近くなり、表示パネルの輝度を均一化することができる。
また、両側の光源のピッチを大きくしているため、中央側と同一の狭ピッチで全ての光源を配置した場合と比較して、光源の個数および該光源を駆動させるためのトランスの個数を低減できる。これにより、光源を駆動するための回路構成を簡素化でき、さらに部品点数の削減および基板面積を縮小でき低コスト化・低電力化を図ることができる。さらに、光源が蛍光灯からなる場合には、光源の個数を低減したことにより、使用する水銀量を低減でき、環境にとって好ましい照明装置とすることができる。
なお、「光源のピッチは、並列方向の中央側を両側より狭ピッチとし」とは、光源の並列方向の中央側の光源の配置間隔を、両側の光源の配置間隔よりも狭くしていることを意味する。

具体的には、前記拡散板の表示パネル配置側の面は平坦面とする一方、該拡散板のバックライト配置側の面は前記光源の並列方向の両側から中央側に向けてバックライト配置側へＶ字状に突出している。
前記拡散板のバックライト配置側の面の傾斜面は、前記並列方向の中央で対称としていることが好ましい。
また、前記傾斜面の傾斜角度は、中央から両側にかけて均一であることが好ましいが、部分的に傾斜角度を変えてもよい。
前記構成によれば、前記拡散板のバックライト配置側の面を傾斜面とすることにより、拡散板の板厚を中央側から両側にいくに従って徐々に薄くしているため、極端に板厚が変わる部位がなく、輝度を均一化しやすい。

また、前記拡散板の表示パネル配置側の面は平坦面とする一方、前記拡散板のバックライト配置側の面は前記光源の並列方向の両端から中央側に向けて段状に突出させてもよい。

前記拡散板の中央側の最大板厚部の板厚は、前記両側の最小板厚部の板厚に対して、１．５〜３倍、より好ましくは１．８〜２．５倍、最も好ましくは２倍としている。
前記拡散板の中央側の板厚が両端の光源に対向する位置の拡散板の板厚の１．５倍より小さいと、拡散板の中央側と両側とで透過率があまり変わらず、両側の光源のピッチを十分に大きくできないからであり、３倍より大きいと中央側が厚すぎて透過率が低下しすぎるか、あるいは、両側が薄すぎて十分な拡散作用を得られないからである。

また、表示パネルの輝度をさらに均一化する場合には、光源に供給する電流を制御してもよい。例えば、ピッチの広い両側の光源へ供給する電流をピッチの狭い中央側の光源へ供給する電流よりも大きくして輝度をさらに均一化することができる。
さらに、中央側の光源と両側の光源とで蛍光体配合を異ならせ、中央側では高色再現ランプを用いる一方、両側では通常のランプを用いる構成としてもよい。ここでいう高色再現ランプとは、画像表示装置として色再現範囲を広く規定できるように蛍光体配合を施したランプであり、通常のランプがＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の３種の蛍光体を用いているのに対して、高色再現ランプでは例えばＲ・Ｇ・Ｂに加えて深みのある赤の発光ピークを持つ蛍光体を配合したものを用いることが出来る。一般に、色再現範囲を高めるために蛍光体種・配合比を調整した高色再現ランプは、通常のランプよりも効率が低い傾向にあるため、高色再現ランプを用いる中央側と、通常ランプを用いる両側とでの輝度差が小さくなり、ひいては拡散板上面での輝度の均一性を高めることができる。

前記光源は直管状の蛍光灯からなる線光源であることが好ましいが、発光ダイオードのような点光源であってもよい。
光源を点光源とした場合には、並列方向のうちの一方向のピッチだけを前記のように不等ピッチとしてもよいし、前記一方向のピッチと該一方向に直交する方向のピッチの両方を不等ピッチとしてもよい。

本発明の照明装置は、前記表示パネルを液晶表示パネルとした液晶表示装置に用いられることが好ましい。

また、第二の発明として、前記表示装置用の照明装置を前記表示パネルの背面側に配置し、前記バックライトの光を前記拡散板を透過させて前記表示パネルに照明する構成としていることを特徴とする表示装置を提供している。

前述したように、本発明によれば、光源と表示パネルとの間に配置される拡散板の板厚を均一とせず、光源のピッチを小さくした中央側の板厚よりも光源のピッチを大きくした両側の板厚を薄くすることにより光の透過率を中央側よりも両側で向上させることにより、表示パネルの輝度を均一化することができる。
また、両側の光源のピッチを大きくしているため、中央側の狭ピッチで全ての光源を配置した場合と比較して、光源の個数および該光源を駆動させるためのトランスの個数を低減して低コスト化を図ることができる。これにより、光源を駆動するための回路構成を簡素化でき、さらに部品点数の削減および基板面積を縮小でき低コスト化・低電力化を図ることができる。さらに、光源が蛍光灯からなる場合には、光源の個数を低減したことにより、使用する水銀量を低減でき、環境にとって好ましい照明装置とすることができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は、本発明の第１実施形態を示し、照明装置１０は液晶表示装置１００の照明装置として用いられるものであり、図１に示すように、液晶表示パネル２０の背面側に配置される直下型のバックライト１１と、表示パネル２０とバックライト１１との間に配置される拡散板１３を備えている。表示装置１００は、バックライト１１の背面側にバックシャーシ（図示せず）を配置すると共に、表示パネル２０の表面側の周縁にフロントシャーシ（図示せず）を配置して組み立てている。

バックライト１１は、複数本の直管状の冷陰極管からなる蛍光灯１２（光源）を横方向Ｘに延在させた状態で縦方向Ｙに並列配置しており、蛍光灯１２の並列方向（縦方向）Ｙのピッチを均一とせずに、並列方向Ｙの中央側の蛍光灯１２を両側の蛍光灯１２よりも狭ピッチで配置している。
詳細には、図２に示すように、バックライト１１は並列方向Ｙの中央Ｏに対して２０本の蛍光灯１２を対称に配置しており、各蛍光灯のピッチを中央側から順にＰ１、Ｐ２、Ｐ３…Ｐ１０とすると、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝２５ｍｍ、Ｐ４＝２５．５ｍｍ、Ｐ５＝２６ｍｍ、Ｐ６＝２６．５ｍｍ、Ｐ７＝２７．５ｍｍ、Ｐ８＝２８．５ｍｍ、Ｐ９＝３０ｍｍ、Ｐ１０＝３１．５ｍｍとしている。即ち、並列方向Ｙの中央側のピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３を最狭ピッチで均一とする一方、ピッチＰ４、Ｐ５、Ｐ６を隣接するピッチＰ３、Ｐ４、Ｐ５よりもそれぞれ０．５ｍｍ増加させ、ピッチＰ７、Ｐ８を隣接するピッチＰ６、Ｐ７よりもそれぞれ１ｍｍ増加させ、さらに、ピッチＰ９、Ｐ１０を隣接するピッチＰ８、Ｐ９よりもそれぞれ１．５ｍｍ増加させている。このように、各蛍光灯１２のピッチを並列方向Ｙの中央から両側へいくに従って大きくするだけではなく、ピッチの増加量も段階的に大きくしている。

前記バックライト１１と表示パネル２０との間に配置される長方形状の拡散板１３は、表示パネル２０配置側の表面１３ａを平坦面とする一方、バックライト１１配置側の裏面１３ｂを並列方向Ｙの両端から中央Ｏにかけてバックライト１１配置側へ傾斜する傾斜面としてＶ字状に突出させている。本実施形態では、拡散板１３の中央Ｏの板厚Ｌ１を２ｍｍとする一方、並列方向Ｙの両端の蛍光灯１２に対向する位置の拡散板１３の板厚Ｌ２を１ｍｍとして、Ｌ１をＬ２の２倍とし、裏面１３ｂの傾斜面の傾斜角度θを約０．２度としている。
また、拡散板１３の表面１３ａには、拡散シート１４、レンズシート１５、輝度向上シート１６を表示パネル２０側から順に積層して配置している。よって、蛍光灯１２の光は拡散板１３、輝度向上シート１６、レンズシート１５および拡散シート１４を透過して表示パネル２０に照明される。

図３は、並列方向Ｙの各位置における表示パネル２０の輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。
図３中の実線は本実施形態の照明装置１０を用いた場合の表示パネル２０の輝度を示す一方、破線は蛍光灯の配列を本実施形態と同様としているが、拡散板の板厚を２ｍｍで均一とした照明装置を用いた場合の表示パネルの輝度を示す。
図３から明らかなように、蛍光灯１２の配列方向Ｙの両側では中央側に比べて蛍光灯１２のピッチを大きくしているため中央側よりも輝度が低下するが、本実施形態では、拡散板１３の両側の板厚を中央側よりも薄くして光の透過率を向上させているため、拡散板の板厚を均一とした場合と比較して両側の輝度を向上させることができ、中央側と両側とで輝度の差を小さくして均一化することができる。

また、蛍光灯１２を等ピッチ（２５ｍｍ）で配列すると、約２４本の蛍光灯が必要となるが、並列方向Ｙの両側で蛍光灯１２のピッチを大きくしているため、蛍光灯１２および該蛍光灯１２を駆動するためのトランスの個数を低減でき、低コスト化、低電力化を図ることができる。

図４は、第１実施形態の変形例を示す。
本変形例では、拡散板１３の裏面１３ｂを傾斜面としているが、拡散板１３の配列方向Ｙの両端から中央Ｏにかけて傾斜角度を均一とせず、両端と中央Ｏとの間の所要箇所１３ｂ−１で傾斜角度を変えている。
このように、蛍光灯１２の配列に応じて拡散板１３の裏面１３ｂの各領域を適度な傾斜角度で傾斜させ、さらに輝度を均一化することができる。

図５は、本発明の第２実施形態を示す。
本実施形態では、拡散板１３’の裏面１３ｂ’の形状を第１実施形態と相違させている。
具体的には、拡散板１３’の裏面１３ｂ’に並列方向Ｙに複数の段差部を１３ｂ−２’を設け、並列方向の中央側を突出させて板厚を両側よりも大としている。

図６は、本発明の第３実施形態を示す。
本実施形態では、バックライトの光源を前記実施形態と相違させており、点光源である発光ダイオード３２をバックライト３１の光源としている。発光ダイオード３２は点光源であるため、図６に示すように、横方向Ｘおよび縦方向Ｙに並列配置しており、横方向Ｘには均等なピッチで配列する一方、縦方向には、不等ピッチとして両側のピッチを中央Ｏ側のピッチよりも大として、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３としている。
なお、バックライトに対向配置する拡散板は、第１実施形態の拡散板１３あるいは第２実施形態の拡散板１３’と同様としている。
このように、バックライトを点光源である発光ダイオード３２として、光源数低減のために発光ダイオード３２を不等ピッチで配列しても、板厚を変えた拡散板を用いることにより、輝度の均一化を図ることができる。

図７及び図８は、本発明の第４実施形態を示す。
本実施形態では、図７に示すように、バックライト３１の光源である発光ダイオード３２を横方向Ｘおよび縦方向Ｙの両方向で不等ピッチとしており、両側のピッチを中央Ｏ側のピッチよりも大として、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４としている。

バックライト３１に対向配置する拡散板３３は、図８に示すように、表示パネル配置側の表面３３ａを平坦面とする一方、バックライト３１配置側の裏面３３ｂを横方向Ｘおよび縦方向Ｙの両端から中央Ｏにかけてバックライト３１配置側へ傾斜する傾斜面として四角錐形状に突出させている。

前記構成によれば、発光ダイオード３２の個数を第３実施形態に比べて更に低減でき、かつ、拡散板３３の裏面３３ｂを縦方向Ｙだけでなく横方向Ｘにも傾斜する傾斜面として拡散板３３の外周側全周を薄くしているため中央側と外周側とで輝度の均一化を図ることができる。
なお、本実施形態においても、拡散板３３の裏面３３ｂを傾斜面とせずに第２実施形態のように段差部を設けて、拡散板３３の外周側を中央側よりも薄くする構成としてもよい。
また、拡散板３３のバックライト３１配置側の裏面３３ｂは、四角錐形状に限らず、図９（Ｃ）に示すように、表面３３ａに平行な断面が楕円形状となる略円錐形状としてもよい。なお、拡散板３３の裏面３３ｂの突出部分は略円錐形状であるが、図９（Ａ）に示すように平面視では外形を前記実施形態と同様の長方形状としている。

本発明の照明装置は、液晶表示装置を含むフラットパネルディスプレイの照明装置として特に好適に用いられるが、他の構成のフラットパネルディスプレイの照明装置としても適用できる。

本発明の第１実施形態の照明装置を備えた液晶表示装置を示す概略斜視図である。 照明装置の側面図である。 表示パネルの輝度を示す図面である。 第１実施形態の変形例の拡散板を示す図面である。 第２実施形態の拡散板を示す図面である。 第３実施形態の光源の配列を示す図面である。 第４実施形態の光源の配列を示す図面である。 第４実施形態の拡散板を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。 第４実施形態の変形例の拡散板を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）はＣ−Ｃ線断面図を示す図面である。 従来例を示す図面である。

符号の説明

１０ 照明装置
１１、３１ バックライト
１２ 蛍光灯
１３、３３ 拡散板
２０ 液晶表示パネル
３２ 発光ダイオード

Claims (7)

1. 複数の光源を表示パネルの背面側に並列配置する直下型のバックライトと、
   前記表示パネルとバックライトとの間に配置する拡散板を備え、
   前記バックライトの光源のピッチは、並列方向の中央側を両側より狭ピッチとし、前記拡散板は前記中央側の板厚を両側の板厚より大としていることを特徴とする表示装置用の照明装置。
2. 前記光源は直管状の蛍光灯からなる請求項１に記載の表示装置用の照明装置。
3. 前記拡散板の表示パネル配置側の面は平坦面とする一方、該拡散板のバックライト配置側の面は前記光源の並列方向の両側から中央側に向けてバックライト配置側へＶ字状に突出している請求項１または請求項２に記載の表示装置用の照明装置。
4. 前記拡散板の表示パネル配置側の面は平坦面とする一方、前記拡散板のバックライト配置側の面は前記光源の並列方向の両端から中央側に向けて段状に突出している請求項１または請求項２に記載の表示装置用の照明装置。
5. 前記拡散板の中央側の最大板厚部の板厚は、前記両側の最小板厚部の板厚に対して、１．５〜３倍としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置用の照明装置。
6. 前記表示パネルを液晶表示パネルとした液晶表示装置に用いられる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の表示装置用の照明装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の表示装置用の照明装置を前記表示パネルの背面側に配置し、前記バックライトの光を前記拡散板を透過させて前記表示パネルに照明する構成としていることを特徴とする表示装置。

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