JP2009259691A - バックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライト装置の軽量化を図る。
【解決手段】バックライト装置の底枠は四角形の底板を有し、底枠の上に複数の管光源が配置されている。底板には、所定の形状と大きさを有する複数の開口が規則的に形成されている。複数の開口はハニカム配列の各交点に中心を位置させて配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、バックライト装置、このバックライト装置を含む液晶表示装置に関する。

液晶表示装置を構成する液晶パネルは、ブラウン管方式やプラズマ方式の表示装置と異なり、それ自体が発光するものでない。したがって、液晶パネル単体では表示機能を達成することができず、液晶パネルで画像を表示するためには該液晶パネルに光を提供する光源が必要である。そのため、液晶表示装置は、液晶パネルの背後にバックライト装置が配置されており、バックライト装置から提供される光を利用して液晶パネルが画像を表示するようにしてある。

液晶パネルに光を提供する方式は、サイドエッジ方式と直下方式に分類されており、液晶テレビなどの大画面表示装置では直下方式が採用されている。直下方式のバックライト装置は、四角形の箱型底枠の内側に平行に配置された複数の冷陰極管を備えており、各冷陰極管から出射された光を液晶パネルに向けて提供するように構成されている（特許文献１を参照）。
特開２００６−２１６５１２号公報

図１は、直下方式のバックライト装置の一例を示す。このバックライト装置１００は、長方形の箱型底枠（板金）１０２を有する。底枠１０２は、電気亜鉛めっき鋼板（ＳＥＣＣ）等の頑丈な鋼板を曲げ加工して形成されており、底板とその４辺から起立する側板を有する。底枠１０２の両側（長辺方向の両端側）には、短辺方向に伸びる側板の内側にランプホルダ１０４が配置される。ランプホルダ１０４は、冷陰極管からなる複数のランプ１０６を支持する。ランプホルダ１０４に支持されたランプ１０６は、必要であればランプクリップ１０８で一体的に保持される。また、ランプ１０６は、ケーブルコネクタ１１０を介して、底枠１０２の背面等に設けられたインバータ回路（図示せず）に接続される。ランプ１０６と底枠１０２の間には、ランプ１０６から底枠１０２に向けて出射された光を液晶パネル（図の上方に配置される。）に向けて反射する反射シート１１２が配置される。ランプ１０６の上には、拡散板１１４、拡散シート１１６，１１８が配置される。これらランプ１０６等を収容した底枠１０２の開口には四角形のシャーシ１２０とベゼル１２２が取り付けられる。そして、ベゼル１２４の上に、液晶パネル（図示せず）が配置される。

このように構成されるバックライト装置を備えた液晶表示装置は、薄型の特徴を生かし、壁や天井に架けて使用されることが多くなり、軽量化が強く求められるところである。例えば、４６インチの液晶テレビの場合、総重量は約２８ｋｇであるが、そのうちバックライト装置の占める重量は約１１ｋｇ、そして底枠はバックライト装置の重量の約６０％以上を占める。そのため、液晶表示装置の軽量化を図るうえで、バックライト装置の軽量化、特にバックライト装置の中で最も重量比率（表１参照）の大きな部品である底枠の軽量化を図ることが、大きな要請事項である。

しかし、図１に示すように、底枠は扁平な形を有することから、外力に対して比較的簡単に変形し易い。他方、底枠は冷陰極管を保護する部材でもあり、底板の過度な変形は冷陰極管の破損を招く。例えば、単に底枠に薄い鋼板を使用するだけでは、重量は軽くなるものの強度が維持できず、冷陰極管の破損を招く。したがって、底枠の軽量化は、底枠の強度を維持することとの兼ね合いで検討しなければならない。

このような観点から、本発明は、バックライト装置の中の底枠の軽量化と強度維持という２つの相反する要求を同時に満足できる構成を提供するものである。

本発明によれば、四角形の底板を備えた底枠上に複数の管光源を配列したバックライト装置および該バックライト装置を含む液晶表示装置において、上記底板には、所定の形状と大きさを有する複数の開口が規則的に形成されていることを特徴とする。

このような構成を備えたバックライト装置および液晶表示装置によれば、底枠の強度低下を抑えながら、バックライト装置の軽量化を図ることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の複数の実施形態を説明する。なお、以下の説明及びそれに利用する図面では、同一の部材又は部分は同一の符号を用いる。

実施形態１

図２は、本発明に係るバックライト装置の実施形態１に係る底枠（板金）１０を示す。説明は省略するが、バックライト装置は、通常、図１を参照して説明した構成又はそれに類似する構成を有し、複数の冷陰極管、反射シート、ランプホルダ、拡散板、拡散シート、シャーシ、インバータ等を含むものである。ただし、本発明の実体は底枠の改良にあり、他の構成部品の形状等は本発明の技術的範囲を限定するものでない。

図２を参照すると、底枠１０は、図面上の横方向の長さが縦方向の長さよりも大きい長方形の底板１２を有する。勿論、底枠１０は図２に示す状態から９０度回転した縦長の状態で使用することもできる。底板１２の長辺縁部（横方向縁部）１４と短辺縁部（縦方向縁部）１６にはそれぞれ、底板１２からほぼ垂直に起立した長辺側板１８と短辺側板２０が一体的に設けられている。なお、側板１８，２０は底板１２の全周に存在する必要はなく、断続的に設けてもよい。好ましくは、底枠１０は、例えば電気亜鉛めっき鋼板（ＳＥＣＣ）を曲げ加工して作製される。ただし、底枠１０の材料は限定的でなく、他の材料（例えば、ステンレス、アルミニウム）も利用できる。

底板１２の大きさは、バックライト装置が組み込まれる液晶表示装置のサイズに依存する。例えば、１５インチ型液晶表示装置の場合、底板１２の横寸法は約３００ｍｍ、縦寸法は約２００ｍｍである。６５インチ型液晶表示装置の場合、底板１２の横寸法は約１５００ｍｍ、縦寸法は約１０００ｍｍである。

底枠１０の底板１２には、底板を貫通する多数の開口２２が規則的に形成される。図２に示す開口２２は円形開口であるが、その形状は任意であり、楕円形（図示せず）、六角形（図３参照）、四角形（図４参照）、三角形（図５参照）のいずれであってもよい。楕円形における長軸と短軸の比率は任意である。多角形の場合、各辺の長さは同一である必要はない。

開口の配列方向は特に限定されるものでないが、円形開口２２の場合、図６に示す配置が好ましい。図示する配置では、開口２２は、底板１２上の座標３０を通り且つ互いに６０度の間隔をあけて交差する３つの主軸３２，３４，３６と、これら３つの主軸３２，３４，３６のそれぞれと所定の間隔Ｌをあけて平行に伸びる複数の平行な線３２’，３４’，３６’・・・によって構成されるハニカム配列の各交点に中心を位置させて配置されている。なお、基準となる座標３０の位置は、底板１２の大きさに応じて、底板１２の軽量化と強度低下抑制を考慮して適宜決定される。

底板１２の縦軸ｙ（側板２０に平行な軸）に対する主軸３２の方向（角度α）（図８参照）と底板の強度（変形比）との関係を数値解析した。この解析では、開口の無い底板を有する底枠Ａと、開口（円形開口、六角形開口）を有する底枠Ｂ、Ｃ（図６，７参照）を想定し、図６に示す左上と右下の角部４０，４２を固定し、右上と左下の角部４４，４６に一方向から一定の荷重を加え、角部４４，４６の撓み（反り）を求めた。解析条件を表２に示す。

解析結果を図１１のグラフに示す。グラフにおいて、横軸はｙ軸に対する主軸３２の角度、縦軸は変形比で、変形比は底枠Ａの撓み（δ_Ａ）に対する底枠Ｂ，Ｃの撓み（δ_Ｂ，δ_Ｃ）の比率（δ_Ｂ／δ_Ａ、δ_Ｃ／δ_Ａ）である。

図１１から明らかなように、変形比は、開口の形状に拘わらず、主軸３２がｙ軸と４５度をなす位置から６０度の周期をもって規則的に変化し、縦軸ｙと主軸３２の角度が以下の数式（１）の関係を有するとき、最小の変形比を示す。開口形状に関して、円形開口の方が六角形開口よりも変形比が小さく、より大きな強度が得られることが分かる。

底板のアスペクト比（短辺の長さ：短辺の長さ）と変形比の関係を解析した。解析したアスペクト比は、１：１，９：１６，１０：１５の３種類である。結果を図１２に示す。

図１２から明らかなように、アスペクト比が９：１６の場合、最も小さな変形比が得られた。また、アスペクト比が１０：１５の場合、変形比の角度依存性が低いことが分かった。この結果から、アスペクト比９：１６を有するバックライト装置の底板に開口を形成する場合、最も強度の低下が低いことが分かる。

以上の説明から明らかなように、底枠の底板に多数の開口を形成する場合、底枠の軽量化と底枠の強度低下抑制の点から、開口はハニカム配列するとともにハニカム配列の主軸を（４５＋６０ｎ）度〔ｎ：整数〕の方向に向けることが好ましい、また、開口の形状は円形が最も好ましい、さらに、開口を設ける底枠のアスペクト比は９：１６であることが好ましい、ことが分かる。

実施形態２

図１３は、実施形態２に係る底枠の実施形態を示す。実施形態２の底枠５０は、長方形の底板５２と、底板５２の長辺縁部（横方向縁部）５４と短辺縁部（縦方向縁部）５６にはそれぞれ、底板５２からほぼ垂直に起立した長辺側板５８と短辺側板６０を一体的に備えている。好ましくは、底枠５０は、例えば電気亜鉛めっき鋼板（ＳＥＣＣ）を曲げ加工して作成される。ただし、底枠５０の材料は限定的でなく、他の材料（例えば、ステンレス、アルミニウム）も利用できる。

底板５２は底板５２とほぼ相似形状の開口６２を有し、開口６２の周囲が底板周辺部６４によって囲まれている。底板周辺部６４は、底枠５０に出来るだけ均等な強度を持たせるために、すべての部分で一定の幅Ｂを有することが好ましい。ただし、横方向の底板周辺部と縦方向の底板周辺部では、一方の幅を他方の幅よりも大きくしてもよい。側板５８，６０の高さは、底板周辺部６４と協働して底枠５０に所望の強度を保証するよう、例えば５〜４０ｍｍの範囲で決定される。

開口６２の大きさは、バックライト装置が組み込まれる液晶表示装置の大きさによって異なるが、例えば、１５インチ型液晶表示装置の場合、開口６２の横寸法は約３００ｍｍ、その縦寸法は約２００ｍｍである。６５インチ型液晶表示装置の場合、開口６２の横寸法は約１５００ｍｍ、その縦寸法は約１０００ｍｍである。

開口６２の大きさは軽量化と強度低下抑制の観点から決定されるが、例えば全開口面積は底板５２の面積の約５０〜９５％を有することが好ましい。底板５２の面積に対する全開口面積の比率（開口面積比）は９５％とすることが最も軽量化に効果があり、その値を超えると底枠は単体では強度を維持できなくなることから何らかの補強部材によって強度を補う必要があり、冷陰極管の割れ等により性能を維持できなくなる。また、開口面積比が５０％を下回ると、軽量化効果は少なからずあるが、開口を抜くための金型費用等の初期費用や開口を抜くための追加工数が増すなどの負の効果のほうが大きくなるため好ましくない。

開口６２は、底枠５０を構成する板金よりも単位面積当たりの重量が小さい補強板６６で完全に又は部分的に覆うことが好ましい。この場合、開口６２を全体的に又は部分的に塞ぐことで、開口６２がまったく覆われていないものに比べて若干重量は増加するが、開口の無い底枠に比べると確実に重量が減少し、強度の低下を抑えることができる。補強板６６は、適宜固定手段（例えば、溶接、接着剤、固定用金物）で底板５２に固定することが好ましい。

補強板６６は、単位面積当たりの重量が底枠５０よりも小さければよい。具体的に、補強板６６は、枠板金５０と密度が同一の材料で且つ厚みの小さな板、または、底枠５０よりも密度が小さく且つ単位面積当たりの重量が小さな材料であることが好ましい。後者の場合、例えば、底枠５０がＳＥＣＣ（密度７．８ｇ／ｃｍ^３）で形成されていれば、補強板６６にはそれよりも軽量のアルミニウム（密度２．７ｇ／ｃｍ^３）、ポリカーボネート（密度１．２ｇ／ｃｍ^３）、ポリエチレンテレフタレート（密度１．４ｇ／ｃｍ^３）などが好適に利用できる。アルミニウムは軽量で加工し易く、ポリカーボネートとポリエチレンテレフタレートは軽量で且つ難燃性であるという利点がある。

図１４，１５に示すように、底枠５０の底板５２には、インバータ等の回路装置（図示せず）を固定するために必要な底板部分（インバータ固定部）６８，７０を残しておくこともできる。この場合、図１５に示すように、底板部分６８，７０及び底板周辺部６４には、インバータ固定用の孔７２を形成することが好ましい。

図１６〜図１９に示すように、開口６２の全周に沿って、底板周辺部（縁部）６４に該底板周辺部６４を絞り加工して背面側に僅かに突出する階段状段部７４を形成し、この段部７４に補強板７６の周縁部を重ねて適宜固定手段（例えば、溶接、接着剤、固定用金物）で固定してもよい。このような構成によれば、階段状の段部によって底枠５０の強度向上が図れる。なお、段部７４の深さは、そこに嵌め込まれる補強板７６の厚さと同一にして、底板６２の内面と補強板７６の内面が面一にすることが好ましい。

補強板７６には、底板５２よりも単位面積当たりの重量が小さい板を使用することが好ましい。また、補強板７６は高反射率を有する材料で形成するか、または、高反射率を有するシートを表面に貼り付けた板で構成してもよい。さらに、開口６２のすべてを補強板７６で覆う必要はなく、その一部を覆ってもよい。さらにまた、補強板７６を複数の小さな板で構成し、これら小さな板を別々に底板５２に固定して、例えば、ランプクリップ止めの支持部材として使用することもできる。そして、底板周辺部６４の全域を薄板部分７４としてもよいが、図示するように底板周辺部６４の一部（内側周辺領域）にのみ薄板部分７４を形成することが好ましい。そしてまた、薄板７６は、薄板を複数枚重ねて形成することもできる。

図２０に示すように、補強板７６は、開口５２に嵌る中央部分７８を厚く、底板５２に重なる周縁部分８０を薄くしてもよい。この場合、補強板７６として高反射率を有する材料で形成するか、または、高反射率を有するシートを表面（図２０の上面）に貼り付けた板で構成すれば、反射シートが不要になるという利点がある。本実施形態では、補強板７６は底板５２の外面に取り付けてもよい。補強板７６は、開口５２に嵌る部材（四角形の板）と底板周縁部分８０に重なる別の部材（四角形の枠）で構成し、両部材を適宜連結手段（例えば、溶接、接着剤）で連結して形成することができる。この実施形態によれば、補強板は底板周縁部分に載る部分によって補強され、底枠全体の強度向上を図ることができる。また、補強部材の殆どは開口５２に嵌め込まれるため、実質的にバックアップ装置の厚さが大きくなることはない。

以上に説明した実施形態２によれば、例えば４６インチ型の液晶表示装置に使用するバックライト装置の場合、冷陰極管の破損を防止しつつ、底枠を約３〜４ｋｇ軽量にできる

バックライト装置の分解斜視図。 本発明に係るバックライト装置に使用される実施形態１に係る底枠の斜視図。 底枠の他の形態を示す斜視図。 底枠の他の形態を示す斜視図。 底枠の他の形態を示す斜視図。 底枠開口の配置を説明する図。 底枠開口の配置を説明する図。 底枠開口の配置を説明する図。 円形開口の正面図。 六角形開口の正面図。 円形開口と六角形開口に対する、主軸角度と変形比との関係を示すグラフ。 異なるアスペクト比に対する、主軸角度と変形比との関係を示すグラフ。 実施形態２に係る底枠の斜視図。 実施形態２の変形例を示す斜視図。 実施形態２の変形例を示す正面図。 実施形態２の他の変形例を示す斜視図。 実施形態２の他の変形例を示す斜視図。 実施形態２の他の変形例を示す正面図。 実施形態２の他の変形例を示す正面図。 実施形態２の別の変形例を示す斜視図。

符号の説明

１０：底枠板金
１２：底板
１８、２０：側板
２２：開口
３２，３４，３６：主軸
５０：底板板金
５２：底板

Claims (14)

1. 四角形の底板を備えた底枠上に複数の管光源を配列したバックライト装置において、
   上記底板には、所定の形状と大きさを有する複数の開口が規則的に形成されていることを特徴とするバックライト装置。
2. 上記開口は、上記底板上の任意の座標を通り且つ互いに６０度の間隔をあけて交差する３つの主軸と上記３つの主軸にそれぞれ平行に伸びる複数の平行な線との交点に中心を位置させて配置されていることを特徴とする請求項１のバックライト装置。
   「底板上の点」が不明瞭なので、なのではないか？
3. 上記３つの主軸は、上記底板の長辺又は短辺と（４５＋６０ｎ）度〔ｎ：整数〕の角度をもって交差していることを特徴とする請求項２のバックライト装置。
4. 上記複数の開口は、円形、六角形、四角形、三角形の少なくともいずれか一の形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかのバックライト装置。
5. 上記底枠は、上記底板の４辺縁部から起立した側板を一体的に備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかのバックライト装置。
6. 四角形の底板を備えた底枠上に複数の管光源を配列したバックライト装置において、
   上記底板には開口が形成されており、
   上記開口が、単位面積当たりの重量が上記底板よりも小さな補強板によって覆われていることを特徴とするバックライト装置。
7. 上記底板は上記開口の周囲に沿って上記開口に隣接する縁部が階段状段部に形成されており、
   上記補強板の外周部分が上記階段状段部に重ね合わされていることを特徴とする請求項６のバックライト装置。
8. 上記補強板は、上記管光源に対向する面が高反射率の材料で被覆されていることを特徴とする請求項６又は７のバックライト装置。
9. 上記補強板には、所定の形状と大きさを有する複数の開口が規則的に形成されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかのバックライト装置。
10. 上記開口は、上記底板上の任意の座標を通り且つ互いに６０度の間隔をあけて交差する３つの主軸と上記３つの主軸にそれぞれ平行に伸びる複数の平行な線との交点に中心を位置させて配置されていることを特徴とする請求項９のバックライト装置。
11. 上記３つの主軸は、上記底板の長辺又は短辺と（４５＋６０ｎ）度〔ｎ：整数〕の角度をもって交差していることを特徴とする請求項１０のバックライト装置。
12. 上記複数の開口は、円形、六角形、四角形、三角形の少なくともいずれか一の形状を有することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかのバックライト装置。
13. 上記底枠は、上記底板の４辺縁部から起立した側板を一体的に備えていることを特徴とする請求項６〜１２のいずれかのバックライト装置。
14. 請求項１〜１３のいずれかのバックライト装置を備えた液晶表示装置。

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