JP2010170820A

JP2010170820A - バックライトユニット

Info

Publication number: JP2010170820A
Application number: JP2009011827A
Authority: JP
Inventors: Koji Tagawa; 幸治田川; Masashi Matsumoto; 正志松本
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-08-05

Abstract

【課題】消費電力が少なく、液晶表示装置のコントラスト比を高めることができる、希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットを提供すること。
【解決手段】発光管１１の外部に管軸に沿って配置された一対の外部電極を有する希ガス蛍光ランプ１を、箱状のケーシング９５内に並列配置したバックライトユニット１００において、前記バックライトユニットは、前記希ガス蛍光ランプ１の外部電極の少なくとも一方の電極が管軸方向に離間するよう分割され、当該分割された外部電極ごとに別個独立した駆動回路が接続され、当該希ガス蛍光ランプ１の少なくとも一端に位置する外部電極１３０が形成された管壁の内面に始動電極２０が形成されることを特徴とするバックライトユニット。
【選択図】図４

Description

本発明は、蛍光ランプを備えたバックライトユニットに関し、特に、内部に希ガスが放電ガスとして封入された発光管の外周面に、外部電極が配置された構成の蛍光ランプを備えたバックライトユニットに関する。

従来から、ＯＡ機器の光源や液晶表示装置のバックライト等に使用される蛍光ランプとして、発光管の外表面に一対の帯状の外部電極を配設し、高周波電圧を印加して点灯する方式の希ガス蛍光ランプが知られている。また、これらの希ガス蛍光ランプを複数並べて点灯する液晶表示装置のバックライトユニットが知られている。

図７（ａ）は、従来の希ガス蛍光ランプを示す斜視図、図７（ｂ）はＺ−Ｚ’線断面図であり、図８は従来の希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットである。
図７（ａ）において、希ガス蛍光ランプ８は、透光性の誘電材料よりなる発光管８１を備え、発光管８１の外表面上に、発光管８１を挟んで離間する一対の帯状の外部電極８３、８４が、発光管８１の管軸方向に沿って配設されている。発光管８１の内面には蛍光体が全域にわたって塗布されており、内部には、Ｘｅガスなどの希ガスよりなる発光ガスが封入されている。
外部電極８３、８４間に高周波電圧が印加されると、誘電材料である発光管８１を介して放電空間Ｓ内にエキシマ放電が発生し、このエキシマ放電により発生した真空紫外光によって蛍光体が励起されて可視光に変換するため、発光管８１の外部に可視光が出射される。

図８において、バックライトユニット８００は、箱状のケーシング９５内に複数の希ガス蛍光ランプ８が互いに平行に並んで配置されており、希ガス蛍光ランプ８の背面には反射シート９１が設けられている。さらに反射シート９１の背面には不図示の電源が配置されており、各々の希ガス蛍光ランプ８に電力を供給できる。
希ガス蛍光ランプ８の光出射側には、光を面状にして出射するための拡散板９２と、拡散シート９３と、指向性制御シート９４とが重ねられて配置される。以上により、希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットは液晶表示装置に適した面状の可視光源を提供することが出来る。

特開２００８−２４３４１５号公報

近年、薄型テレビ等の大型液晶表示装置への省エネルギーの要求が高まり、光源であるバックライトユニットにも消費電力が少ないことが求められている。また、液晶表示装置には、映像を美しく表示させるためにコントラスト比の向上も求められている。

ところで、液晶表示装置においては、液晶自体が発光するものではないので、希ガス蛍光ランプや発光ダイオード等のバックライトを要する。これらのバックライトは表示される画面の全面に一定の明るさを供給するものであり、画像の明暗は液晶パネルの動作によって制御される。したがって、画像が暗い場合であっても不必要に照明を提供して電力を消費している。また、液晶パネルによる明暗の調整にも限度があり、バックライトが常に一定に点灯していては明暗のコントラスト比を向上させることは難しい。
ランプごとに点灯状態を制御するとしても、従来の希ガス蛍光ランプや、発光管の内部に電極を有する冷陰極型蛍光ランプ（以下、ＣＣＦＬと呼ぶ）などを用いたバックライトユニットでは１方向のみの調光しかできない。特にＣＣＦＬは管軸方向にのみ放電をするので平面状で２方向の調光をすることは困難である。また、複数のランプを縦横アレイ状に並列させることは、ランプと駆動回路の数が増えて不経済であり、ＬＥＤを用いたものも同様である。

以上により本発明は、消費電力が少なく、液晶表示装置のコントラスト比を高めることができる、希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットを提供することを目的とする。

本発明は、発光管の外部に管軸に沿って配置された一対の外部電極を有する希ガス蛍光ランプを、箱状のケーシング内に並列配置したバックライトユニットにおいて、前記バックライトユニットは、前記希ガス蛍光ランプの外部電極の少なくとも一方の電極が管軸方向に離間するよう分割され、当該分割された外部電極ごとに別個独立した駆動回路が接続され、当該希ガス蛍光ランプの少なくとも一端に位置する外部電極が形成された管壁の内面に始動電極が形成されることを特徴とするものである。

また、本発明は、ケーシングには前記少なくとも一端に位置する外部電極を覆う光遮蔽部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、希ガス蛍光ランプの外部電極を複数に分割して、発光部を複数の点灯領域により構成し、点灯領域ごとに調光または点灯を可能にすることにより、消費電力を節約するとともに、コントラスト比を向上させることができる。また、希ガス蛍光ランプの端部に設けた始動部により、始動電極を形成しない外部電極であっても低い電圧から容易に放電を開始することができる。

また、本発明によれば、ケーシングには始動部の光を遮蔽する光遮蔽部が設けられていることにより、始動部からの光が外部に漏れることがない。

（ａ）は、本発明のバックライトユニットに用いる希ガス蛍光ランプの断面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線断面図である。（ａ）は本発明のバックライトユニットに用いる希ガス蛍光ランプの始動部を説明するための部分説明図であり、（ｂ）は視点Ｃから見た部分説明図である。本発明のバックライトユニットに用いる希ガス蛍光ランプの動作を説明するための説明図である。本発明の希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットを説明するための図である。本発明の希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットの断面図である。本発明の希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットの斜視図である。（ａ）は従来の希ガス蛍光ランプを説明するための断面図であり、（ｂ）はＺ−Ｚ’線断面図である。従来の希ガス蛍光ランプを備えたバックライトユニットを説明するための斜視図である。

以下に図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本発明の希ガス蛍光ランプの断面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線断面図である。
図１において、希ガス蛍光ランプ１は、ガラスなど透光性の誘電材料よりなる発光管１１を備え、発光管１１の外表面上に、発光管１１を挟んで一対の帯状の外部電極１３０、１３１、１３２、１３３、および１４が発光管１１の管軸方向に沿って配設されている。発光管１１の内面には可視光を発光する蛍光体が全域にわたって塗布された蛍光体層１２が形成されている。

これらの外部電極は、導電性のものであれば特に制限されるものではなく、例えば、金、銀、ニッケル、カーボン、金パラジウム、銀パラジウム、白金、アルミニウムなどを好適に用いることができ、発光管１１の外表面にテープ状金属を貼付したり、導電性ペーストをスクリーン印刷して焼成したりすることにより、実現できる。外部電極の給電部以外は、ガラスペーストを焼成した保護膜により被覆されている。
発光管を構成するガラスは、例えばバリウムガラスであり、他にはコバールガラス、タングステンガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスなどを用いてもよい。
発光管１１の内部に封入される希ガスは、例えばキセノン、クリプトン、アルゴン、ネオンまたはそれらの混合ガスなどであり、１０〜３００Ｔｏｒｒ程度封入される。

発光管１１の内面に塗布される蛍光体１２は、例えば、可視光発光する蛍光体としては、赤色蛍光体がユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）または（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：Ｅｕ、緑色蛍光体がセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ）、青色の蛍光体がユーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ）である。外部電極間に高周波電圧が印加されると、誘電材料である発光管１１を介して放電空間Ｓ内にエキシマ放電が発生し、このエキシマ放電により発生した真空紫外光によって蛍光体が励起されて発光管１１の外部に可視光が出射される。

外部電極１３０、１３１、１３２、および１３３はいずれも高電圧側に接続された同極性となる電極であるが、管軸方向で互いに離間するように分割されて配置されている。これに対し異極性となる外部電極１４は、外部電極１３０、１３１、１３２、１３３に対して共有の接地電極である。これらを合せて一対の外部電極とする。なお、外部電極１４も、管軸方向に複数に分割して配設してもよい。

このように、本発明の希ガス蛍光ランプにおいては、一方の電極１３０、１３１、１３２、および１３３が管軸方向に沿って、複数に分割されて配置されている。この複数の電極の各々に独立に高周波電力を給電可能な駆動回路７０、７１、７２、および７３がそれぞれ接続されていることにより、各電極間に対して異なる給電することができる。
しかも、外部電極１３１に電圧を印加したときは、外部電極１３１と外部電極１４との間のみで放電が行われるため、外部電極１３２などの他の電極が配設されている領域では放電が生じない。
すなわち、分割された外部電極ごとに発光できるので、外部電極１３１と外部電極１４の間で発光させて、外部電極１３２と外部電極１４の間で発光させないということが可能となる。なお、各々の外部電極間での沿面放電を防止するために、各外部電極間に供給される高周波電圧は、位相が同期していることが好ましい。

さらに、図１（ａ）の希ガス蛍光ランプ１において、左端の外部電極１３０が設けられている箇所の管壁の内面側には、例えばカーボンペーストよりなる始動電極２１が、発光管１１の周方向に半周以上にわたってＣ字状に形成されている。この始動電極２１は、始動性を高めるための種火放電を発生させるものであり、誘電材料である発光管１１の管壁を介して外部電極１３１および１４と交差するように設けられ、容量結合されている。これについて次に詳述する。なお、始動電極２１は導電材料であれば材質を限定されるものではない。
これらの発光管１１の端部の、外部電極１３０、始動電極２１が設けられている領域を始動部２０とする。また、バックライトとしての主な発光を担うという意味で始動部２０以外の領域を発光部２２と呼ぶ。

図２（ａ）は本発明の希ガス蛍光ランプ１の始動部２０について説明するための部分説明図であり、（ｂ）は、視点Ｃから見た部分説明図である。
図２（ａ）において、発光管１１の内面に始動電極２１が形成された箇所の管壁の外表面に配置されている高電圧側の電極１３０に、適宜の高周波電圧を印加することにより、外部電極１３０と外部電極１４との間で直接放電を生じさせることなく、外部電極１３０と始動電極２１との間、または外部電極１４と始動電極２１との間で、小規模な種火放電ＩＤを生じさせることができる。

図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）に示した矢印の方向の視点Ｃよりこの発光管１１の内部を観察すると、発光管１１の管壁を介して、始動電極２１と外部電極１４との間で種火放電ＩＤが生じている。
このような種火放電ＩＤが生じていると、始動部２０に隣接する発光部２２は種火放電ＩＤを予備電離放電として、低い電圧から容易に放電開始することができる。
本発明のように、外部電極が管軸方向で分割されたランプの場合には、発光部２２を構成する外部電極に始動電極２１のような易始動手段を設けると出射する光を妨げるため、その代替として始動部２０が設けられる必要がある。これにより、易始動手段を備えない外部電極１３１、１３２、１３３、１３４であっても低い電圧から放電を開始することができる。
しかも、この種火放電ＩＤは、図に示したような狭小な領域でのみ発生する程度のものであるので、常時点灯していても消費電力は非常に少ない。したがって、ランプの始動性を高めるために、この始動部２０の種火放電ＩＤは、発光部のいずれかの箇所が点灯している場合には必ず放電維持される。
始動部２０は発光管１１の端部に設けられることが好ましい。種火放電による発光は、表示される画像に影響を与えないように、後述する光遮蔽手段によって遮蔽されるためである。また、始動部２０を発光管の両端に設けてもよい。その場合は両端から放電が開始されることにより、より早く発光管全体での放電を発生させることができる。

図３は図１に示した本発明の希ガス蛍光ランプの調光方式について説明するための説明図である。
図３において、希ガス蛍光ランプ１に設けられた外部電極１３１、１３２、１３３、１３４にはそれぞれ独立に不図示の高周波電圧を給電可能な駆動回路が接続されており、各電極に対して独自に給電される。前述したように、高周波電源から供給される電圧やタイミングを調節することで、各外部電極が設けられた領域ごとに点滅させたり、発光量を調節したりすることが出来る。
この独自に調光、点滅できる領域を、点灯領域ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４とし、その箇所を図３に示してある。
希ガス蛍光ランプをバックライトとして画像または映像が映し出される画面２００に対して、希ガス蛍光ランプ１における点灯領域ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４からの発光は、画面２００について図示したＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４の領域の明るさとして反映される。
すなわち、画面に表示される画像または映像のうち、暗い領域については発光量を３０％に、明るい領域については発光量７０％にする、というような調光をすることができる。
これにより、画面中の全領域に対して一定の発光量を出力する場合に比して、表示される画像または映像のそれぞれの領域で必要とされる輝度に応じて必要な分だけの光を出力するので、消費電力を節約することができる。
また、液晶画像装置のバックライトである場合には、画面中の暗い部分と明るい部分を液晶パネルによる光透過率の制御のみによらず作り出すことができるので、画像のコントラスト比を向上させることができる。

図４は、本発明の希ガス蛍光ランプを備えるバックライトユニットについて示す図である。希ガス蛍光ランプ１については図３で説明したものと同様のものであるから説明を省略する。
図４においてバックライトユニット１００は、１つの面が光出射面として開口した箱状のケーシング９５内に、互いに平行に位置して１列に並べられた複数の希ガス蛍光ランプ１を備えている。バックライトユニット１００の光は、紙面正面の手前側に向かって出射される。各々の希ガス蛍光ランプ１は、その光出射部の向きが一致するよう正面に向けて揃えて配置される。ケーシング９５の背面には不図示の複数の駆動回路が設置されている。
希ガス蛍光ランプ１には外部電極１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１４が、希ガス蛍光ランプ２には外部電極２３０、２３１、２３２、２３３、２３４、１４が、希ガス蛍光ランプ３には外部電極３３０、３３１、３３２、３３３、３３４、１４が、希ガス蛍光ランプ４には、外部電極４３０、４３１、４３２、４３３、４３４、１４が設けられている。外部電極１４はいずれも接地電極である。

図４のバックライトユニット１００においては、隣接する２つの希ガス蛍光ランプ１、２の外部電極１３１、２３１が配設された箇所からなる発光領域を１つの点灯領域としている。このように、分割された外部電極ごとに駆動回路を接続するということは、必ずしも一の外部電極から点灯領域を構成する場合に限られず、隣接するランプどうしの管軸方向で同じ位置に対応する、外部電極が配設された領域どうしを合せて１つの点灯領域を構成することもできる。この場合は、１つの点灯領域を構成する外部電極ごとに別個独立した駆動回路が接続されていれば足りる。
それぞれの点灯領域ＬＤ１１、ＬＤ１２、ＬＤ１３、ＬＤ１４、ＬＤ２１、ＬＤ２２、ＬＤ２３およびＬＤ２４は縦横２方向にわたって配列している。このように、本発明の希ガス蛍光ランプを複数並べることで、縦横２方向に点灯領域が配列されたバックライトユニットを構成することができる。これにより、表示される画面の縦横２方向に対して、点灯領域ごとに独立な点滅・調光を行うことができる。
なお、点灯領域の数は図示した数に限定されるものではなく、分割された外部電極の数と駆動回路の数に応じて適宜設定することができる。

希ガス蛍光ランプの端部に位置し始動部となる外部電極１３０、２３０、３３０、４３０には、発光部を担う各々の点灯領域とは独立した駆動回路が接続されるが、始動部となる外部電極どうしは同一の駆動回路より駆動してもよい。
各ランプの始動部では、そのランプの点灯領域のいずれかが点灯しているときは、必ず種火放電が維持される。これにより、始動電極が設けられていない領域においても低電圧から容易に放電開始することができるので、複数のランプが並べられていても、隣接するランプの外部電極と外部電極の間で不所望な放電が生じることがない。

ケーシング９５には、希ガス蛍光ランプ１に設けられた始動部２０の、種火放電による発光を遮蔽するための光遮蔽部９６が設けられる。これにより、ランプ点灯中常に種火放電が常に維持されていても、その発光が漏れることは無い。

図５は図４に示した本発明のバックライトユニット１００を管軸と平行な方向で切断した断面図である。この図において、手前に位置するのが分割された外部電極であり、矢印方向が光出射方向である。
希ガス蛍光ランプ１の管軸方向に分割された各々の外部電極１３０、１３１、１３２、１３３およびランプの裏面に配設された不図示の外部電極の給電端子から導出されたリード線は、ケーシング９５に設けられた小孔を通して背面側に導入され、コネクタ１７に接続されて、不図示の駆動回路に接続される。
外部電極１３０が設けられた始動部の光出射方向側には、種火放電の光を遮蔽するための光遮蔽部９６が設けられている。

図６は、本発明のバックライトユニット１００の全体構成の一例を示す斜視図である。
ケーシング９５内に複数の希ガス蛍光ランプ１が並列配置されて収納されている。
希ガス蛍光ランプ１とケーシング９５との間には、反射シート９１が設けられる。希ガス蛍光ランプ１の光出射側には、光を面状にして出射するための拡散板９２と、拡散シート９３と、指向性制御シート９４とが重ねられて配置される。
ケーシング９５の背面側には、不図示の駆動回路を有する電源などが配置される。

以上の構成により、本発明のバックライトユニットにおいては、希ガス蛍光ランプの外部電極を複数に分割して、発光部を複数の局所点灯領域により構成し、局所的な調光を可能にすることにより、消費電力を節約するとともに、コントラスト比を向上させることができる。また、希ガス蛍光ランプの端部に設けた始動部により、始動電極を形成しない外部電極であっても低い電圧から容易に放電を開始することができる。

また、ケーシングには始動部の光を遮蔽する光遮蔽部が設けられていることにより、始動部からの光が外部に漏れることがない。

１希ガス蛍光ランプ
１１発光管
１２蛍光体層
１３０外部電極
１３１外部電極
１３２外部電極
１３３外部電極
１２蛍光体層
１４外部電極
１５保護膜
１７コネクタ
２０始動部
２１始動電極
２２発光部
７０駆動回路
７１駆動回路
７２駆動回路
７３駆動回路
８希ガス蛍光ランプ
８１発光管
８２蛍光体層
８３外部電極
８４外部電極
８５保護膜
７８駆動回路
９１反射シート
９２拡散板
９３拡散シート
９４指向性制御シート
９５ケーシング
９６光遮蔽部
２００画面
ＬＤ１点灯領域
ＬＤ１１点灯領域
ＩＤ種火放電
Ｓ発光空間

Claims

発光管の外部に管軸に沿って配置された一対の外部電極を有する希ガス蛍光ランプを、箱状のケーシング内に並列配置したバックライトユニットにおいて、
前記バックライトユニットは、
前記希ガス蛍光ランプの外部電極の少なくとも一方の電極が管軸方向に離間するよう分割され、
当該分割された外部電極ごとに別個独立した駆動回路が接続され、
当該希ガス蛍光ランプの少なくとも一端に位置する外部電極が形成された管壁の内面に始動電極が形成されることを特徴とするバックライトユニット。
前記ケーシングには前記少なくとも一端に位置する外部電極を覆う光遮蔽部が設けられ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。