JP4371675B2 - 面光源、バックライト装置及び液晶ディスプレイパネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源、バックライト装置及び液晶ディスプレイパネルに関し、特に、管形の放電ランプを用いた面光源と、これを光源にした直下形のバックライト装置と液晶ディスプレイパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像表示装置にはブラウン管やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、或いは液晶ディスプレイパネルなどを使ったものがあるが、どの場合でも表示面内の輝度の分布が重要で、通常、人が表示画像を見たとき見やすいように、画面中央の領域がやや高輝度になるようにされている。
【０００３】
それらの中で、液晶ディスプレイパネルは他のブラウン管やＰＤＰとは違って非自己発光型であるので、バックライトが必要であり、表示面内の輝度の分布はバックライトの輝度分布によってほぼ決まる。従って、液晶ディスプレイパネルのバックライトには、中央部分の輝度が周りに比べて高輝度であることが要求される。
【０００４】
ここで、液晶ディスプレイパネルのバックライトには、よく知られているように、エッジライト方式のものと直下方式のものとがある。エッジライト方式は、例えば冷陰極蛍光ランプのような管形の光源を液晶パネルの側面に取り付け、光源からの光を導光板で液晶パネルの背面に導く方式であり、直下方式は、蛍光ランプを液晶パネルの背面に配置して、パネルの背面を直射する方式である。本発明は、直下方式のバックライトに関る発明である。
【０００５】
図２に、従来の直下方式バックライトの一例の斜視図を示す。この図に示す直下方式のバックライトは特許文献１の図２１に記載されたもので、直管形の冷陰極蛍光ランプ４を複数本（この例の場合は、５本）、同一平面上に平行に並べたものを光源とし、その面光源の後背面にリフレクタ５を配置し、前面には拡散板６を配置した構造になっている。このバックライトを液晶パネルと組み合わせて液晶ディスプレイパネルを構成するときは、拡散板６の側に図示しない液晶パネルを配置する。この場合の液晶パネルは、表示面を紙面上向きにし背面を下向きにして、拡散板６と対面する。この直下方式のバックライトにおいて、光源の冷陰極蛍光ランプ４を同時に点灯させると、各ランプからの光は直接またはリフレクタ５によって反射されて拡散板６に入射し、拡散され均一化されて液晶パネルの背面を照射する。
【０００６】
ところで、冷陰極蛍光ランプ４を点灯させるには、各ランプの管端に設けられている電極の間に高周波、高電圧の交流電圧を印加する。加える交流電圧の周波数は、例えば２０〜８０ｋＨｚというような、概ね数１０ｋＨｚ程度の周波数であり、電圧は、ランプの管長にもよるが、例えば１５００Ｖ以上というような、数ｋＶ程度の値である。そのようなランプ点灯用の交流電圧は、通常、専用の点灯回路（インバータ）で発生させる。その場合、例えばノートブック型パーソナルコンピュータに用いられるような比較的小型の液晶ディスプレイパネルでは、ランプの管長が短いので放電電圧も低くて済む。そこで、電圧の印加方法、つまりはインバータとしては、ランプの電極の一方を基準電位にし他方の電極に高電位を印加するという、いわば片高圧タイプとでもいうべき原理的で単純な構造の方法で点灯させることが十分可能であった。
【０００７】
しかしながら、液晶ディスプレイパネルの近年の動向の一つに、例えば液晶テレビジョンに見られるような大型化があり、バックライトにもそのような大型化に対応する必要が生じてきている。そして、バックライトが大型化すると、光源を構成する冷陰極蛍光ランプの長さも長くなることから、ランプの点灯にこれまで以上の高電圧が必要となり、片高圧タイプのインバータでは点灯させることそのものが難しくなってきている。また、点灯できた場合でも、ランプ中に高電圧側から低電圧側にむけて大きな輝度勾配が生じてしまうという、これまでの大きさの液晶ディスプレイパネルでは問題となっていなかった問題も新たに浮上してきている。
【０００８】
上述のような、管長の長いランプを点灯させるための一つの解決方法として、例えば上述した特許文献１や或いは特許文献２に記載されているような、新しい点灯回路が考えられた。その点灯回路は、両高圧タイプともいうべきものであって、ランプの中央を仮想接地電位として、ランプ両端の電極に位相が１８０度異なる電圧を印加する構造になっている。このようにすると、各々の電極に与える電位は片高圧タイプの電圧印加方法に比べ半分で済むようになるので、長いランプでも点灯が容易になる。また、輝度分布は、管端どうしの輝度が同じで管央部分が低いような形になって、輝度の勾配が小さくなる。同時に、均一性も向上する。
【０００９】
上記両高圧タイプのインバータは、そもそもはエッジライト方式のバックライト用に考えられたものである。すなわち、冷陰極蛍光ランプをコの字形やＵ字形の折返し構造にして、液晶パネルの三辺をランプで取り囲むようにすると、ランプの管長は必然的に長くなる。両高圧タイプのインバータはそのような管長の長くなったコの字あるいはＵ字形のランプを点灯させるためのものであるが、直管形の冷陰極蛍光ランプに用いても同じ効果を期待できる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１６４１８５号公報（段落［０００４］，［００５５］、図１２，図２１）
【特許文献２】
特開平８−１２２７７６号公報（段落［００１１］，［００１２］、図１，図２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、両高圧タイプのインバータを用いることで、バックライトの光源である冷陰極蛍光ランプの管長が長くなったときでも、点灯させやすく、またランプ内での輝度の勾配を小さく抑え、均一性を向上させることができる。
【００１２】
しかしながら、図２に示すような構造の直下形のバックライトでは、たとえ両高圧タイプのインバータを用いた場合でも、まだ、解決しなければならない問題は残る。
【００１３】
従来の直下形バックライトは、直管形の冷陰極蛍光ランプを複数本、同一面上に平行に並べたものを光源にしている。いま、一本一本のランプで見れば、ランプを両高圧タイプのインバータで点灯させることで、片高圧タイプでの点灯に比べ点灯しやすくなり、輝度の勾配も小さく均一性も向上するのであるが、輝度分布は管央部分が両端に比べ暗い形の分布になる。したがって、バックライトとしてみれば、光放射面の左右（或いは、上下）の中ほどあたりに低輝度の領域がベルト状にできることになる。そのような輝度分布は、画面中央をやや明るくしなければならないという、液晶ディスプレイパネルに要求される輝度分布とは反対である。
【００１４】
したがって、本発明は、直下形のバックライトを有する液晶ディスプレイパネルにおいて、表示画面が大型化したときでも画面の中央領域が高輝度になるようにすることを目的とする。また、そのような液晶ディスプレイパネルを可能にするバックライト及びその光源を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の面光源は、一平面内に、管形でコの字やＵの字のような形をした折返し構造の二つの放電ランプを、管央部分が向い合せになるように背中合せに配置し、各々の放電ランプを、一方の電極と他方の電極に位相が１８０度異なる交流電圧を加えて点灯させる構造にしたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１に、本発明の一実施例に係る液晶ディスプレイパネル用バックライトの、光源の平面図を示す。図１を参照して、本実施例においては、コの字形やＵ字形のような形をした折返し構造の冷陰極蛍光ランプを複数個（この例の場合は、６個）、同じ面上に並べて面光源を構成する。６個のランプは、背中合わせに並べられた２つのランプで一組になり、そのようなランプの組が３組で面光源１を構成している。すなわち、紙面左側の列の一番上のランプ４₁₁と右側の列の一番上のランプ４₁₂とが組になり、左側の中央の行のランプ４₂₁と右側の中央の行のランプ４₂₂とが組になり、左の一番下のランプ４₃₁と右の最下段のランプ４₃₂とが組になっている。各組のなかでは、２つのランプのコの字形の縦の直線部分どうしが背中合せになっていて、一つ一つのランプでは、電極が設けられている両方の管端の部分が、バックライトとしての光放射面の外側の領域に、同じ方向を向いて並んでいる。そして、そのようなランプの組合せが３組、一つの組のコの字の上辺と隣接する他の組のコの字の下辺とが平行になるようにして、紙面の上下方向に並べられている。
【００１７】
本実施例においては、上述の面光源１の一方の面側にリフレクタ５を、もう一方の面側に拡散板６を、それぞれ面光源１に対面させて設けてバックライトとする。更に、そのバックライトの拡散板の側に図示しない液晶パネルを、背面が拡散板の方を向くようにして設けて、液晶ディスプレイパネルを構成する。
【００１８】
本実施例においてバックライトを点灯させるときは、６本の冷陰極蛍光ランプ４₁₁〜４₃₂のそれぞれに対し、前述した両高圧タイプの点灯方法で、６個のランプ全部を同時に点灯させる。両高圧タイプのインバータについては、先に述べた特許文献１或いは特許文献２にも記載されているように公知であるので詳述はしないが、例えば図１に示すように、インバータ２の昇圧トランス３の二次側巻線を２つに分割して、その中点を接地電位に接続し、両端を各蛍光ランプの電極に接続するなどの方法で点灯できる。
【００１９】
本実施例に係る光源１では、コの字形の冷陰極蛍光ランプを２本、背中合わせにしているので、その背中合わせの部分では、実効的にランプが２本になったことになる。従って、ランプの一本一本でみれば管央部分の輝度は管の両端より低くても、光源１全体としてみれば、中央の領域が周囲より明るいという輝度分布になる。しかも、本実施例に係るバックライトと図２に示す従来のバックライトとで、縦×横の形状、寸法が同じであるとして比較した場合、本実施例で用いる折返し構造のランプは直管形のランプに比べ、コの字形の縦の直線部分の長さの分だけ管長が長いのでその分輝度が高く、従って、従来よりも全体に明るい画面の液晶ディスプレイパネルを得ることができる。
【００２０】
また、一般に、冷陰極蛍光ランプにおいては、その点灯に電圧が高くしかも周波数も高い交流電圧を用いることから、インバータから各ランプの電極までの配線などから浮遊容量を通してリーク電流が流れやすい。このリーク電流は放電に直接起因するものではなく、輝度には寄与しない無駄な電流であるので、できるだけ小さい方がよい。そのような要求に対して、本実施例のように、光源を構成する各ランプ４₁₁〜４₃₂の管端を同じ方向に向けて配置した場合、インバータを２つ、つまり左列のランプ４₁₁，４₂₁，４₃₁用のインバータと、右列のランプ４₁₂，４₂₂，４₃₂用のインバータに分けて、それぞれのインバータをバックライトの左寄り或いは右寄りに配置するなどすることによって、各インバータからランプの電極までのリード配線の長さを短くすることができるので、その分、上述のような原因によるリーク電流を減少させ、点灯効率を高めることができる。
【００２１】
尚、これまではバックライトの光源にコの字形の冷陰極蛍光ランプを用いた例について述べたが、本発明はこれに限らない。電極をランプ容器の外部に設け、ランプ容器を誘電体とする誘電体バリア放電によって放電を生じさせる、いわゆる外部電極方式の蛍光ランプであってもよい。或いは、実施例と同じ内部電極方式ではあるが、ランプ容器内に電子放出のためのフィラメントを有する熱陰極蛍光ランプであっても、実施例と同じ効果を得ることができる。ランプの形状も、コの字形ではなく、往・還二本の平行な直線部分を円弧状の曲線でつないだいわゆる「Ｕ」字形のランプであってもよい。どのランプの場合でも折返し構造にすることができ、両高圧タイプの電圧印加方法で点灯させることができ、両高圧タイプで点灯させた場合、ランプの両端から管央に向けて輝度が低くなる形の輝度分布を示すからである。但し、熱陰極蛍光ランプは冷陰極ランプや外部電極形蛍光ランプに比べ細管化するのが難しいので、薄形化が要求される液晶ディスプレイパネルのバックライトには、冷陰極蛍光ランプや外部電極方式の蛍光ランプの方が適しているであろう。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、直下形のバックライトを有する液晶ディスプレイパネルにおいて、表示画面が大型化したときでも画面の中央領域が高輝度になるようにすることができる。また、そのような液晶ディスプレイパネルを可能にするバックライト及びその光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るバックライトの平面図である。
【図２】従来の直下方式バックライトの一例の斜視図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ インバータ
３ 昇圧トランス
４，４₁₁〜４₂₃ 冷陰極蛍光ランプ
５ リフレクタ
６ 拡散板

Claims (7)

1. 一平面内に、管形でコの字やＵの字のような形をした折返し構造の二つの放電ランプを、管央部分が向い合せになるように背中合せに配置して、その背中合わせの部分では、実効的にランプが２本になる状態とし、
   各々の放電ランプを、一方の電極と他方の電極に位相が１８０度異なる交流電圧を両高圧タイプのインバータから並列に加えて点灯させることにより、光源全体としてみれば、中央の領域が周囲より明るいという輝度分布となる構造にしたことを特徴とする面光源。
2. 一平面内に、前記背中合せの放電ランプの組合せを複数組、隣接する組のコの字形の上辺と下辺どうし又はＵ字形の左右の直線部分どうしが平行に並ぶように配置したことを特徴とする、請求項１に記載の面光源。
3. 一平面内に、管形でコの字やＵの字のような形をした折返し構造の二つの放電ランプを管央部分が向い合せになるように背中合せに配置して、その背中合わせの部分では、実効的にランプが２本になる状態とした組合せを複数組、隣接する組のコの字形の上辺と下辺どうし又はＵ字形の左右の直線部分どうしが平行に並ぶように配置した構造の放電ランプ群と、
   各々の放電ランプを同時に点灯させる点灯手段とを含み、
   前記点灯手段は両高圧タイプであり、各々の放電ランプに対し一方の電極と他方の電極に位相が１８０度異なる交流電圧を並列に加えて同時に点灯させることにより、光源全体としてみれば、中央の領域が周囲より明るいという輝度分布となる構造になっている面光源。
4. 前記放電ランプが冷陰極蛍光ランプであることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の面光源。
5. 前記放電ランプが外部電極形蛍光ランプであることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の面光源。
6. 請求項４又は請求項５に記載の面光源と、前記面光源の一方の面に対面して設けられて、面光源の一方の面から発せられた光を面光源に向けて反射させるリフレクタと、面光源の他方の面に対面して設けられて、面光源からの直接の光及び前記リフレクタからの反射光を拡散させ均一化させる拡散板とを少なくとも有するバックライト装置。
7. 画像を表示する液晶パネルとその液晶パネルを背面から照らすバックライト装置とを含んでなる液晶ディスプレイパネルであって、前記バックライト装置に請求項６に記載のバックライト装置を用いたことを特徴とする液晶ディスプレイパネル。

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