JP2008269959A - 照明装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 省スペース、低コストながら画面全体の輝度傾斜を緩和しつつ、輝度効率を改善する照明装置および液晶表示装置を提供することにある。
【解決手段】 Ｕ形放電管１１を点灯する高周波電源１２を備え、Ｕ形放電管１１を複数並列に配置し、Ｕ形放電管１１の一端の電極は高周波電源１２から高電圧が入力され、もう一端の電極は低電圧として高周波電源１２に出力し、各入力電圧は同電圧、同位相、同周波数で入力されることを特徴とし、Ｕ形放電管１１の入出力の相対的な位置関係が、それと隣接して設置されたＵ形放電管１１の入出力の位置関係と逆関係になるように配置することを可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶パネルを後方から照明するための照明装置に関するものであり、また照明装置を利用した液晶表示装置にも関するものである。

近年、フラットディスプレイパネルは、薄型、軽量などの利点により需要が急速に拡大している。その中でも、液晶表示装置は小型、薄型、高効率などの優位性があり、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、モニタの映像表示など多岐に亘り使用され、最近では大画面テレビなどへの応用も盛んに行なわれている。

液晶表示装置は、液晶自体に発光性がないため、液晶パネルの背面にバックライトを設置し、その光の透過性を制御することで映像表示を行なう。したがって、液晶表示装置の映像品質、消費電力などの諸特性はバックライトそのものの性能に大きく依存する。

バックライトの光源には放電管を用いることが主流となっており、近年では大画面テレビ用途の液晶表示装置の需要が高まっているため、バックライトも大型化の傾向があり、放電管の長尺化や複数の放電管を並列に並べるといった対応が行なわれている。

液晶による映像表示では、放電管からの光を効率よく液晶パネルに入射させるために、放電管から出力される光を、リフレクタおよび導光板と呼ばれる反射構造で液晶パネルへ反射させ、放電管の光出力を効率よく液晶パネルへ集光させている。

この際、放電管とリフレクタとの間に生じる浮遊容量、また放電管が複数並列配置されることによって、隣接した放電管との間に生じる浮遊容量が存在し、この浮遊容量を介して流れる漏れ電流により、放電管に流れる電流の大きさに分布が生じてしまう。したがって、放電管に流れる電流の大きな範囲内では輝度が高く、小さな範囲内では輝度が低いといったように輝度傾斜が発生する。また、リフレクタまたは隣接する放電管に漏れる電流が大きいほど管に流れる電流が減少するので、放電管の単位入力電力当りの輝度、即ち輝度効率が悪化してしまう。

これらの問題は、バックライトの大型化に伴う放電管の長尺化や複数並列配置により、リフレクタと放電管との間に生じる浮遊容量、また隣接する放電管同士に生じる浮遊容量が増加するため、近年の液晶表示装置の大型化に伴いさらに悪化する傾向にある。このような背景の中、浮遊容量による輝度傾斜や輝度効率の悪化の問題を解決する案がいくつか提案されている。

特許文献１では、輝度傾斜を改善したバックライトユニットの例が開示されている。図４は、特許文献１に記載の従来のバックライトユニットの構成を示した図である。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は断面図を示した。図４（ａ）に示したように、反射板１３と透過性の拡散板１４とで形成される扁平なランプ空間に複数のＵ形放電管１１が配置され、それぞれＵ形放電管１１の一端の電極は高電圧、もう一端の電極は低電圧となるように駆動されている。図４（ｂ）は反射板１３と拡散板１４とで形成される扁平なランプ空間において、Ｕ形放電管１１の長軸方向に垂直な面を表したものであるが、ランプ空間内において側面の反射板１３に最も近接している放電管１１ａ、１１ｂ部分は反射板１３との浮遊容量が大きく、漏れ電流による輝度低下が著しいと推測される。したがって、図４（ａ）に示すように、ランプ空間の側面の反射板１３に最も近接している放電管１１ａ、１１ｂにおいて、その電極に高電圧を印加することで輝度を高め、漏れ電流によるものと考えられる輝度低減分を改善する手段がなされている。

特許文献２では、高圧側と低圧側とが交互に配置された液晶表示装置の例が開示されている。図６は、特許文献２に記載の従来の液晶表示装置の構成を示した図である。放電管の高圧側の高輝度部分と低圧側の低輝度部分を交互に配置することにより、高輝度部分と低輝度部分が均一化され、全体の輝度差は緩和する手段がなされている。

特許文献３では、隣接する放電管との間に流れる漏れ電流を低減させた照明装置の例が開示されている。図８は、特許文献３に記載の従来の照明装置の構成を示した図である。近接して配置された放電管を同位相、同電圧、同周波数で駆動するといった方法により、放電管が同電位となるので、隣接する放電管との間に流れる漏れ電流が低減され輝度効率が改善する手段がなされている。

特開平０７−２７２５０７号公報 特開平０７−３０１７９７号公報 特開２００２−１６４１８５号公報

特許文献１は、図４（ａ）に示されるように、側面の反射板１３に最も近接した放電管１１ａ、１１ｂに高電圧を入力することで全体の輝度分布が均一になるように工夫がなされている。しかしながら、例えば図５は、従来のバックライトユニットにおいて放電管が多数並列に配置された構成を示した図である。図５に示すような構成では、側面の反射板１３に近接していないＵ形放電管１１についての入出力関係が明らかにされてなく、もし隣接するＵ形放電管同士の電位が互いに異なる場合を想定すると、隣接するＵ形放電管同士に生じる浮遊容量を介して流れる漏れ電流により、輝度効率の悪化を招いてしまうという問題があった。

特許文献２は、放電管の高輝度部分と低輝度部分を交互に配置することにより画面全体の輝度傾斜を緩和させているが、隣接する放電管との電位関係についての記載がなく明らかでない。したがって直下型のバックライトのように多数の放電管が近接して並列配置されると、特許文献１と同様に隣接する放電管に生じる浮遊容量を介して流れる漏れ電流が発生する可能性があり、輝度効率の悪化につながると考えられる。また特許文献２では、低コスト、省スペースを主目的とした内容であることが推測され、例えば図７は、従来の液晶表示装置において高周波電源回路を片側に集約させた構成を示した図である。しかしこの構成では放電管の一方の高圧入力配線をバックライトの長軸方向に引き回すことになり、この配線から放電管への漏れ電流、または隣接する配線間同士に流れる漏れ電流による輝度効率悪化が懸念される問題があった。

特許文献３においては、同電位の放電管を全て近接させて並列配置することで隣接する放電管同士に流れる漏れ電流を低減させているが、例えば図９は、従来の照明装置において多数の放電管を複数並列配置させた構成を示した図である。図９に示すように、直下型のバックライトのように多数の放電管１１ｃ，１１ｄを複数並列配置すると、領域ｃで示される高圧側で輝度が最も高い放電管１１ｃ部分が集中した領域と、領域ｄで示される低圧側で輝度が最も低い放電管１１ｄ部分が集中した領域、および領域ｅで示される輝度が高圧側の放電管１１ｃよりも低いが低圧側の放電管１１ｄよりは比較的高い放電管部分が集中した領域が、それぞれ独立した位置関係にあることから、拡散板１４全体の輝度分布にムラが生じる可能性があった。

本発明は、従来の課題を解決すべくなされたもので、省スペース、低コストながら画面全体の輝度傾斜を緩和しつつ、輝度効率を改善する照明装置および液晶表示装置を提供することにある。

本発明は、前記課題の解決のため、放電管を点灯する高周波電源を有した照明装置であって、Ｕ形放電管を複数本並列に配置し、Ｕ形放電管の両端部の電極の一端には、高周波電源から高電圧が入力され、他端の電極からは、高電圧より低い電圧が高周波電源に出力され、放電管の全ての入力電圧は、同電位、同位相、同周波数で入力され、放電管の両端部の入力、出力の位置関係が、隣り合う放電管の両端部の入力、出力の位置関係と、互いに逆関係になるように配置されたことを特徴とする照明装置である。

また、放電管と高周波電源を有した照明装置であって、放電管は直管型であり、２本の放電管を平行に配列し、２本１組の放電管の各一端どうしを互いに電気的に接続し、放電管の各他端の一方には、高周波電源から高電圧が入力され、他端のもう一方の電極からは、高電圧より低い電圧が高周波電源に出力し、放電管の全ての入力電圧は、同電位、同位相、同周波数で入力され、放電管の両端部の入力、出力の位置関係が、隣り合う放電管の両端部の入力、出力の位置関係と、互いに逆関係になるように配置されたことを特徴とする照明装置である。

さらに、放電管は、Ｕ形状、Ｖ形状、またはコの字形状のいずれかであることを特徴とする照明装置であり、放電管には、冷陰極管、熱陰極管、あるいは外部電極管のいずれかを用いたことを特徴とする照明装置である。

また、照明装置が、ＴＶ、あるいはモニタ、あるいはノート型パーソナルコンピュータのいずれかの表示画面用途として使用されることを特徴とする液晶表示装置でもある。

従って、本発明によれば、Ｕ形放電管の入力である高圧側すなわち最も高輝度となる放電管部分と、低圧で最も低輝度となる放電管部分が隣接しているため、高輝度部分と低輝度部分で輝度が均等化されバックライト全体の輝度分布が一様になり輝度傾斜が緩和される。また、隣接するふたつのＵ形放電管は、互いに高圧、低圧の相対的な位置関係が逆になることで、互いに隣接する放電管部分の電位が等しくなり、隣接したＵ形放電管との間に生じる浮遊容量を介して流れる漏れ電流が低減され、全体として輝度効率が上昇することができる。

また、放電管を点灯させるための高周波電源が片側のみに集約できるので、コストが低減でき、かつ液晶表示装置の省スペース化にも有利な照明装置および液晶表示装置を得ることができる。

本発明の実施の形態に係わる照明装置および液晶表示装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例に係わる照明装置の構成を示した図ある。Ｕ形放電管１１をｎ本並列に配置し、各々Ｕ形放電管１１の一端の電極には高周波電源１２から高電圧が入力され、もう一端の電極は低電圧として高周波電源１２に出力される。この出力から放電管１１に流れる電流が高周波電源１２にフィードバックされ、Ｕ形放電管１１の電流を安定化させる。

また、隣接するＵ形放電管１１におけるの互いの入出力関係は、その相対的な位置が左右逆になっている。すなわち、図１中の左から各々Ｕ形放電管１１に整数番号を付け、各々Ｕ形放電管１１の折り返しを中心にして図中左半分の放電管部分をａ、右半分の放電管部分をｂとすると、ｋをｎ未満の自然数として、任意の放電管部分ｋｂと、隣接する放電管部分（ｋ+１）ａの電位関係は同電位となっている。

図２は、本発明の実施例に係わる照明装置における各放電管の輝度分布を模式的に示した図である。図２に示すようにＵ形放電管１１を駆動するための高周波電源１２を片側のみに設置しつつ、領域ｆで示された領域は、輝度が高い放電管部分と輝度が低い放電管部分が隣接することで輝度が均等化され、領域ｇで示された領域は輝度が最も高い高圧側よりは低いが、輝度が最も低い低圧側よりは高い放電管部分が集中しているため、拡散板全体としての輝度傾斜は軽減される。さらに、隣接するＵ形放電管１１同士に流れる漏れ電流が低減し輝度効率が改善される。

実施例１では、放電管の形状または配列形状をＵ形として説明したが、Ｖ形状、コの字形状に代表される、放電管の入出力側が隣接して位置するような放電管形状、またはそのような配列形状をしたものも本発明の実施例１と同等の効果が得られることは自明である。

図３は、本発明の他の実施例に係わる照明装置の構成を示した図ある。直管型の２本１組の放電管１０を平行に配列し、２本１組の放電管１０の各一端どうしを互いに電気的に接続したものである。直管型の放電管１０には、図３中において左から番号が付けられ、２本１組の放電管１０の左半分の放電管部分をａ、右半分の放電管部分をｂとすると、ｋをｎ未満の自然数として、任意の直管型の放電管部分ｋｂと、隣接する直管型の放電管部分（ｋ+１）ａの電位関係は同電位となっている。このような形態でも、輝度分布の均一化、隣接する放電管どうしに流れる漏れ電流の低減による輝度効率の改善といった、実施例１と同等の効果が得られる。

照明装置であり、特にＴＶ、モニタ、あるいはノート型パーソナルコンピュータのいずれかの表示画面用途として使用可能な液晶表示装置でもある。

本発明の実施例に係わる照明装置の構成を示す図。 本発明の実施例に係わる照明装置における各放電管の輝度分布を模式的に示すた図。 本発明の他の実施例に係わる照明装置の構成を示す図。 従来のバックライトユニットの構成を示す図。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は断面図。 従来のバックライトユニットにおいて、放電管が多数並列に配置された構成を示す図。 従来の液晶表示装置の構成を示す図。 従来の液晶表示装置において、高周波電源回路を片側に集約させた構成を示す図。 従来の照明装置の構成を示す図。 従来の照明装置において、多数の放電管を複数並列配置させた構成を示す図。

符号の説明

１ａ、２ａ、ｋａ、（ｋ＋１）ａ、（ｎ−１）ａ、ｎａ 放電管部分
１ｂ、２ｂ、ｋｂ、（ｋ＋１）ｂ、（ｎ−１）ｂ、ｎｂ 放電管部分
１０、１１ａ〜１１ｄ 放電管
１１ Ｕ形放電管
１２ 高周波電源
１３ 反射板
１４ 拡散板
１５ 導光板

Claims (5)

1. 放電管を点灯する高周波電源を有した照明装置であって、前記放電管を複数本並列に配置し、前記放電管の両端部の電極の一端には、前記高周波電源から高電圧が入力され、他端の電極からは、前記高電圧より低い電圧が前記高周波電源に出力され、前記放電管の全ての入力電圧は、同電位、同位相、同周波数で入力され、前記放電管の両端部の入力、出力の位置関係が、隣り合う前記放電管の両端部の入力、出力の位置関係と、互いに逆関係になるように配置されたことを特徴とする照明装置。
2. 放電管と高周波電源を有した照明装置であって、前記放電管は直管型であり、２本の前記放電管を平行に配列し、２本１組の前記放電管の各一端どうしを互いに電気的に接続し、前記放電管の各他端の一方には、前記高周波電源から高電圧が入力され、他端のもう一方の電極からは、前記高電圧より低い電圧が前記高周波電源に出力し、前記放電管の全ての入力電圧は、同電位、同位相、同周波数で入力され、前記放電管の両端部の入力、出力の位置関係が、隣り合う前記放電管の両端部の入力、出力の位置関係と、互いに逆関係になるよう交互に配置されたことを特徴とする照明装置。
3. 前記放電管は、Ｕ形状、Ｖ形状、またはコの字形状のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 前記放電管に、冷陰極管、熱陰極管、あるいは外部電極管のいずれかを用いたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明装置が、ＴＶ、モニタ、あるいはノート型パーソナルコンピュータのいずれかの表示画面用途として使用されることを特徴とする液晶表示装置。

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