JP4382681B2

JP4382681B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP4382681B2
Application number: JP2005027909A
Authority: JP
Inventors: 栄信榊
Original assignee: NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: KR100823063B1; US7350956B2; JP2006216376A; TW200639520A; US20060171166A1; TWI301923B; CN1815334A; KR20060089152A

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶表示装置のバックライトユニットの構造に関する。

液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力という特徴から、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯端末機器等の広い分野で利用されている。液晶表示装置は、その照明方法により、直下型、エッジライト型などがあるが、エッジライト型の液晶表示装置は、例えば、バックライト光源となる蛍光ランプやリフレクター、導光板、反射シートなどからなるバックライトユニットと、バックライト光を均一な照明光とする光学シートと、対向する２枚の基板間に液晶を狭持した液晶パネルと、これらの部材を保持、固定する筐体と、筐体に保持、固定される基板などで構成される。

上記バックライトユニットを構成する蛍光ランプには、一般に、水銀・アルゴン・ネオンの混合ガス放電管が用いられる。この放電管では、放電により励起された水銀原子が紫外線を放出し、蛍光ランプを構成しているガラスの内壁に塗布された蛍光体に水銀原子から放出された紫外線があたると、蛍光体が励起されて可視光を発光し点灯する。

ここで、蛍光ランプの放電時には、蛍光ランプ内の両端に挿入されている電極における電気的な損失により電極が発熱し、蛍光ランプの温度分布は電極が挿入されている両端部の温度が最も高くなる。そして、蛍光ランプの電極で発生する熱は、主に蛍光ランプを構成しているガラスや電極に接続されているケーブル類の導体部に熱伝導し、蛍光ランプの外部へ放熱される。

従来のバックライトユニット６の構造を模式的に示すと図７に示すようになり、蛍光ランプ１０の一方にフラットケーブル１１が接続され、もう一方に丸型被覆ワイヤー１２が接続され、これらのケーブル類によって蛍光ランプ１０が点灯回路１３に接続されるが、一般に、蛍光ランプ１０の両端に接続されたケーブル類の導体部の断面積の関係はフラットケーブル１１＜丸型被覆ワイヤー１２となっている（ランプユニットの構造については、例えば、下記特許文献１参照）。

特開平９−０５５１１２号公報（第４−１０頁、第１図）

ここで、図７に示すように蛍光ランプ１０の両端に異形状のケーブルが接続される場合、図８及び図９に示すように、一般に、接続された各々のケーブルの導体部の断面積が異なるため、蛍光ランプ１０の電極からの熱伝導性に差が生じてしまい、導体部の断面積が小さいケーブル（ここでは図８のフラットケーブル１１）が接続される側の電極からの放熱性が、もう一方の導体部の断面積が大きいケーブル（ここでは図９の丸型被覆ワイヤー１２）が接続される電極よりも低くなる。このため、蛍光ランプ１０の両端の温度は、導体部の断面積が小さいケーブルが接続された側が高くなり、蛍光ランプ１０両端の温度が不均一になる。つまり、蛍光ランプ１０両端に接続されたケーブル類の導体部の断面積が異なると、電極からケーブル類への放熱が不均一になるため、蛍光ランプ１０の両端に温度差が生じる。

そして、蛍光ランプ１０の両端に温度差が生じると、蛍光ランプ１０内に封入されている水銀は温度が低い方へ移動する特性があるため、蛍光ランプ１０内の水銀分布の均一性が失われ、蛍光ランプ１０の温度が低い側で水銀分布が密になり、逆に温度が高い方では水銀分布が疎になる（この蛍光ランプ１０内の水銀分布の偏りはカタホリシス現象と呼ばれる）。

その結果、水銀分布が疎になった部分では正常な放電が行われず、水銀とともに蛍光ランプ１０内に封入されているアルゴンやネオンの希ガス放電となり、数千時間の点灯で、赤みがかったオレンジ色の放電色が発光し、液晶表示装置の表示画面上に色ムラが発生する。

例えば、導体部１４ａの断面積が０．０８ｍｍ^２のフラットケーブル１１と、導体部１４ｂの断面積が０．２ｍｍ^２の＃２４丸型被覆ワイヤー１２とを蛍光ランプ１０の両端にそれぞれ接続すると、蛍光ランプ１０両端の温度差Δｔは３２℃となり、導体部１４ａの断面積が小さいフラットケーブル１１を接続した側の温度が高くなる。

このように、従来の液晶表示装置のバックライトユニットでは、蛍光ランプ１０の両端に接続されたケーブル類の各導体部の断面積が異なるため、蛍光ランプ１０の放熱が両端で不均一になり、蛍光ランプ１０両端の温度分布が大きく異なってしまい、その結果、蛍光ランプ１０内の水銀は温度が低い方に移動し、蛍光ランプ１０内の水銀分布に偏りが生じ、水銀分布が粗になった部分で希ガス放電となり赤みがかったオレンジ色に発光するなどによって液晶表示装置の表示品位が劣化し、また、蛍光ランプ１０自体の寿命が低下して液晶表示装置の長期信頼性が低下するという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、蛍光ランプの異常発光を抑制して表示品位の劣化を防止すると共に、蛍光ランプの寿命を延ばして長期信頼性を向上させることができるバックライトユニット及び該バックライトユニットを備える液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のバックライトユニットは、バックライト光源となる複数の蛍光ランプと、前記蛍光ランプに接続されるケーブルと、を少なくとも備える液晶表示装置用バックライトユニットにおいて、複数本の前記蛍光ランプの一方の端部が接続されてグループ化され、各々のグループの前記蛍光ランプの前記一方の端部には１本の第１のケーブルが接続され、各々の前記蛍光ランプの他方の端部には複数本の第２のケーブルが個々に接続されており、各々のグループの、前記１本の第１のケーブルの導体部の断面積と、前記複数本の第２のケーブルの導体部の合計の断面積とが略等しいものである。

また、本発明の液晶表示装置は、上記いずれかのバックライトユニットを備えるものである。

このように、本発明は上記構成により、蛍光ランプの両端の温度を均一にすることができるため、蛍光ランプの異常発光に起因する液晶表示装置の表示品位の劣化や、蛍光ランプの寿命の劣化に伴う液晶表示装置の長期信頼性の低下を抑制することができる。

本発明の液晶表示装置によれば、蛍光ランプの異常発光に起因する液晶表示装置の表示品位の劣化を防止することができると共に、蛍光ランプの寿命を延ばして液晶表示装置の長期信頼性を向上させることができる。

その理由は、蛍光ランプの両端には、放熱量が略等しくなるように導体部の断面積が設定されたケーブル（具体的には、導電体の断面積が略等しいケーブル）が接続されるため、蛍光ランプの電極で発生した熱が両端で均等に放熱されるため、蛍光ランプ両端の温度差が小さくなり、これにより、蛍光ランプ内の水銀分布の偏りを抑制して、赤みがかったオレンジ色に発光するなどの異常発光を抑制することができるからである。また、異常発光を抑制することによって蛍光ランプが本来有する寿命特性を最大限活用することができるからである。

従来技術で示したように、エッジライト型の液晶表示装置は、例えば、図１に示すように、バックライト光源となる蛍光ランプ１０やリフレクター６ａ、導光板６ｂ、反射シート６ｃなどからなるバックライトユニット６と、バックライト光を均一な照明光とする光学シート５と、対向する２枚の基板間に液晶を狭持した液晶パネル３と、これらの部材を保持、固定する筐体（図の構成では表側シールド２、裏側シールド７、液晶パネル３を位置決めするための内部シャーシ４など）と、バックライトユニット６の裏面に保持、固定される基板（液晶パネル３を駆動する回路基板８やランプを駆動するインバータ基板９など）などで構成されている。

また、液晶表示装置１のバックライトユニット６に使用される蛍光ランプは、水銀・アルゴン・ネオンの混合ガス放電管であり、放電により励起された水銀原子が紫外線を放出し、蛍光ランプ内に塗布された蛍光体が紫外線を可視光に変換している。そして、放電時の電極における電気的な損失により蛍光ランプの電極が発熱し、電極で発生する熱は、主に蛍光ランプを構成しているガラスと電極に接続されたケーブル類に伝導し放熱される。

ここで、蛍光ランプの両端の電極に全く同じケーブルを接続すれば、電極で発生する熱は両端のケーブルに均等に放熱され、蛍光ランプ両端の温度は等しくなるが、例えば、一方にフラットケーブルが接続され、もう一方に丸型被覆ワイヤーが接続される場合のように異形状のケーブル類が蛍光ランプに接続される場合、ケーブルの熱伝導性が異なるために、蛍光ランプ両端の温度が不均一になる。そして、蛍光ランプ両端の熱伝導性が異なると、電極からの放熱が不均一になるために蛍光ランプの両端に温度差が生じ、蛍光ランプ内に封入されている水銀が温度が低い方へ移動して、蛍光ランプ内の水銀分布の均一性が失われる。

つまり、蛍光ランプの温度が低い側で水銀分布が密になり、逆に温度が高い方では水銀分布が疎になり、水銀分布が疎になった部分では正常な放電が行われず、水銀とともに蛍光ランプ内に封入されているアルゴンやネオンの希ガス放電となり、やや赤いオレンジ色の放電色が発光し、液晶表示装置の画面上に色ムラが発生する。

そこで、本発明では、光源として蛍光ランプを使用する液晶表示装置において、図２に示すように、蛍光ランプ１０の電極の一方にフラットケーブル１１が接続され、もう一方に丸型被覆ワイヤー１２が接続される場合のように、蛍光ランプ１０の両端に異形状のケーブルが接続される構成において、フラットケーブル１１と丸型被覆ワイヤー１２の放熱量が略等しくなるように導電体の断面積を設定している。具体的には、フラットケーブル１１及び丸型被覆ワイヤー１２の導電体が同程度の熱伝導率の金属で構成され、ケーブルの長さ方向の影響が無視できる場合は、図３に示すフラットケーブル１１の導体部１４ａの断面積と、図４に示す丸型被覆ワイヤー１２の導体部１４ｂの断面積とが略等しくなるようにしている。

このような構成のバックライトユニットにおいて、蛍光ランプ１０を点灯回路１３により点灯させると、蛍光ランプ１０両端の電極部では電気的な損失から電極部が発熱し、その熱は蛍光ランプ１０を構成しているガラスと電極に接続されているフラットケーブル１１および丸型被覆ワイヤー１２の導体部に主に熱伝導し放熱するが、蛍光ランプ１０の両端に接続された各配線（本発明の構成の場合は、フラットケーブル１１と丸型被覆ワイヤー１２）の放熱量が略等しく（導体部の断面積が略等しく）なるように構成されているため、蛍光ランプ１０両端の電極で発生した熱は、概ね等しく各導体部に熱伝導し、蛍光ランプ１０両端の温度を概ね等しくすることができる。

例えば、導体部１４ａの断面積が０．２ｍｍ^２のフラットケーブル１１と、同じく導体部１４ｂの断面積が０．２ｍｍ^２の＃２４丸型被覆ワイヤー１２を蛍光ランプ１０の両端にそれぞれ接続し蛍光ランプ１０を点灯すると、蛍光ランプ１０両端の温度差Δｔは２．５℃となり概ね等しくなる。

これにより、蛍光ランプ１０を光源とした液晶表示装置１において、蛍光ランプ１０の両端の温度分布を均一にし、蛍光ランプ１０の異常発光に起因する液晶表示装置１の表示品位の劣化を抑制することができると共に、蛍光ランプ１０の寿命特性を改善して液晶表示装置１の長期信頼性を向上させることができる。

なお、蛍光ランプ１０両端の温度差Δｔの許容範囲は、バックライトユニット６における蛍光ランプ１０の配置や液晶パネル３のサイズ、他の放熱体の特性などによって変化するが、一般には１０℃以下が良いとされることから、各々のケーブルの導体部の断面積は、蛍光ランプ１０両端の温度差Δｔを許容範囲内に収めることができる限りにおいて多少異なっていてもよい。

上記した本発明の実施の形態に係るバックライトユニット６の放熱効果を確認するために、長さ２９１ｍｍ、外形２．０ｍｍ（内径１．６ｍｍ）の蛍光ランプ１０の一方に、絶縁部１５ａがポリイミドフィルムまたはポリエステルフィルムで構成され、導体部１４ａが圧延軟銅線で構成された図５に示すような形状のフラットケーブル１１を接続し、また、蛍光ランプ１０のもう一方に、絶縁部１５ｂが架橋ポリエチレンで構成され、導体部１４ｂが軟銅線で構成された＃２４ＡＷＧの丸型被覆ワイヤー１２を接続したバックライトユニット６を製作し、蛍光ランプ１０に５ｍＡｒｍｓの電流が流れるような点灯回路１３を設けて蛍光ランプ１０を点灯させた。

従来の構造及び本発明の構造（構造１及び構造２）のフラットケーブル１１、及び、丸型被覆ワイヤー１２の絶縁部、導体部の構成比較を表１に示す。

そして、蛍光ランプ１０の両端に挿入された電極部近傍の蛍光ランプ１０の表面温度を測定した。その結果を表２に示す。

表２より、従来の構造のように蛍光ランプ１０に接続されたケーブルの導体部の断面積が異なる（フラットケーブル１１の導体部１４ａの断面積が０．０８ｍｍ^２、丸型被覆ワイヤー１２の導体部１４ｂの断面積が０．２ｍｍ^２）場合、蛍光ランプ１０の両端の温度差Δｔは３２℃となるが、本発明の構造１及び２のように導体部の断面積が略等しい（フラットケーブル１１の導体部１４ａの断面積が０．２０１ｍｍ^２、丸型被覆ワイヤー１２の導体部１４ｂの断面積が０．２ｍｍ^２）場合、蛍光ランプ１０の両端の温度差Δｔは構造１で２．５℃、構造２で５．５℃となり、共に温度差Δｔの許容範囲である１０℃以下に抑えることができる。

次に、本発明の第２の実施例に係るバックライトユニットについて、図６を参照して説明する。図６は、第２の実施例に係る液晶表示装置のバックライトユニット６の構成を模式的に示す図である。

前記した実施の形態では、バックライトユニット６に配置される蛍光ランプ１０の各々にケーブルが接続される構成としたが、図６に示すように、複数本（図では２本）の蛍光ランプ１０が組となり、各々の蛍光ランプ１０の一方には、蛍光ランプ１０と対になるように同じ第１の丸型被覆ワイヤー１２ａが接続され、もう一方には、複数本（ここでは２本）の蛍光ランプ１０に対し、１本の第２の丸型被覆ワイヤー１２ｂが接続される構成も考えられる。

このように、複数本の蛍光ランプ１０をグループ化し、蛍光ランプ１０の一方には個別に接続するケーブルが配置され、他方には複数本の蛍光ランプ１０をまとめて接続するケーブルが配置される場合、これらのケーブルを同じ形状とすると、各々の蛍光ランプ１０では、複数本（例えばｎ本）の蛍光ランプ１０をまとめて接続する側の導体部の実効的な断面積は、個別に接続する側の導体部の断面積の合計の１／ｎになってしまうため、電極からの放熱が不均一になって蛍光ランプ１０の両端に温度差が生じ、蛍光ランプ１０内の水銀分布の均一性が失われることによって異常発光が生じる。

そこで、本実施例では、複数本の第１の丸型被覆ワイヤー１２ａと１本の第２の丸型被覆ワイヤー１２ｂの放熱量が略等しくなるように導体部の断面積を設定している。具体的には、第１の丸型被覆ワイヤー１２ａ及び第２の丸型被覆ワイヤー１２ｂの導電体が同程度の熱伝導率の金属で構成され、ケーブルの長さ方向の影響が無視できる場合は、第１の丸型被覆ワイヤー１２ａの導体部の断面積の合計と第２の丸型被覆ワイヤー１２ｂの導体部の断面積とが略等しくなるようにしている。

この構造でも、蛍光ランプ１０の電極の発熱は、各ケーブルの導体部に均等に熱伝導し放熱されるため、各々の蛍光ランプ１０の両端の温度差は小さくなる。これによって、蛍光ランプ１０に封入されている水銀の移動が起きないため、蛍光ランプ内の水銀分布の均一性が維持され、液晶表示装置１の表示品位の劣化及び長期信頼性の低下を抑制することができる。

なお、図６では、蛍光ランプ１０の両端に接続されるケーブルを同じ種類のケーブルとしたが、複数の蛍光ランプ１０に個別に接続される第１のケーブルと、複数の蛍光ランプ１０にまとめた形で接続される第２のケーブルとは同じ種類であってもよいし異なる種類であってもよい。

また、図１ではエッジライト型の液晶表示装置１を示したが、本発明の構造は直下型などの他の構造に対しても同様に適用することができる。また、上記実施形態及び各実施例では、蛍光ランプ１０の両端に接続されるケーブルとしてフラットケーブル１１や丸型被覆ワイヤー１２を用いたが、本発明は上記記載に限定されるものではなく、任意の種類のケーブルに対して同様に適用することができる。

本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットに限らず、両端の温度差によって点灯状態が変化する任意のランプ及び該ランプを備える任意の機器に適用することができる。また、本発明は、ランプに限らず、両端の温度差によって特性が変化する任意の発熱体に対しても同様に適用することができる。

直下型の液晶表示装置の構造を示す分解図である。本発明の一実施の形態に係るバックライトユニットの構成を模式的に示す図である。本発明の一実施の形態に係るフラットケーブルの構造を模式的に示す断面図である。本発明の一実施の形態に係る丸型被覆ワイヤーの構造を模式的に示す断面図である。本発明の第１の実施例に係るフラットケーブルの形状を示す断面図である。本発明の第２の実施例に係るバックライトユニットの構成を模式的に示す図である。従来のバックライトユニットの構成を模式的に示す図である。従来のフラットケーブルの構造を模式的に示す断面図である。従来の丸型被覆ワイヤーの構造を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１液晶表示装置
２表側シールド
３液晶パネル
４内部シャーシ
５光学シート
６バックライトユニット
６ａリフレクター
６ｂ導光板
６ｃ反射シート
７裏側シールド
８回路基板
９インバータ基板
１０蛍光ランプ
１１フラットケーブル
１２丸型被覆ワイヤー
１２ａ第１の丸型被覆ワイヤー
１２ｂ第２の丸型被覆ワイヤー
１３点灯回路
１４ａ、１４ｂ導体部
１５ａ、１５ｂ絶縁部

Claims

バックライト光源となる複数の蛍光ランプと、前記蛍光ランプに接続されるケーブルと、を少なくとも備える液晶表示装置用バックライトユニットにおいて、
複数本の前記蛍光ランプの一方の端部が接続されてグループ化され、各々のグループの前記蛍光ランプの前記一方の端部には１本の第１のケーブルが接続され、各々の前記蛍光ランプの他方の端部には複数本の第２のケーブルが個々に接続されており、
各々のグループの、前記１本の第１のケーブルの導体部の断面積と、前記複数本の第２のケーブルの導体部の合計の断面積とが略等しいことを特徴とするバックライトユニット。
前記第１のケーブルと前記第２のケーブルとは形状が異な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。
請求項１又は２に記載のバックライトユニットを備える液晶表示装置。