JP4672123B2 - 平面表示装置用のバックライト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等の平面表示装置に用いるバックライトに関する。特には、対角２０インチサイズを超える大型の液晶表示装置に用いる直下型バックライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、表示画面の対角寸法が２０インチを超える大型の液晶表示装置が開発され、ワークステーションやＣＡＤ装置またはその他デスクトップパソコンの表示装置等として、または大型のテレビやビデオ画像再生装置として、急速に普及されようとしている。このような大型の液晶表示装置にあっては、ブラウン管（ＣＲＴ）の場合に比べて見劣りしないような輝度が要求される。
【０００３】
そのため、対角寸法２０インチ以下の液晶表装置で主流となっているエッジライト型のバックライトでは必要とされる輝度を達成できないことがある。また、表示画面中央部で端部よりも輝度が小さくなり、輝度分布が不均一となることもある。エッジライト型のバックライトは、アクリル板等からなる導光板の端面に冷陰極蛍光管等の光源を配置したものであり、導光板の端面に沿った個所以外に光源を配置することができないからである。
【０００４】
一方、対角寸法２０インチ超の大型液晶表示装置は、机の上等に据え置いて用いられるため、ノートパソコンで求められるような高度の薄型化や軽量化までは要求されない。
【０００５】
そこで、このような大型液晶表示装置を設計するにあたり、多くの場合、直下型バックライトが採用される。直下型バックライトとは、図２に例示するように、導光板を用いず、表示パネルの直下（裏面側）に相当する個所に複数の管状光源３（蛍光管）を並列させ、これら管状光源３からの光を、直接表示パネルの裏面側へと出射させるものである。該複数の光源の裏面側には反射板５が配置され、また、出射面には、光源からの光束の方向を分散させて均一な発光を実現するための拡散板４が配置される。また、複数の管状光源３は、通常、これらの両端部を掴みこむ支持部材２，２５を介して、金属製のフレーム１から保持される。
【０００６】
大型液晶表示装置に用いる直下型バックライトでは、フレーム構造の強度も大きいものである必要がある。出射面の面積が大きくなるほど、出射面に相当する、フレームの開口１５もそれだけ大きくなり、対向する梁部分１４同士の間隔（梁部分間の掛け渡し寸法）もそれだけ大きくなるからである。大型化した場合にもフレームの強度が充分であるようにするためには、出射開口をなす各梁部分１４の強度を向上する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、別途の補強部材を追加したり、各梁部分の厚みを大きくする場合には、フレームの材料及び加工のコストが増大してしまう。また、バックライトの重量の増大にもつながり好ましくない。
【０００８】
また、各梁部分の幅を大きくする場合には、バックライトの額縁部分、すなわち、バックライト光の出射を行わない、周辺の非発光領域の幅が大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
一方、直下型バックライトが大型となると、通常、管状光源もそれだけ長尺のものが用いられる。ところが、管状光源は一般に両端の電極部のみで保持されているため、バックライトが外部から機械的衝撃を受けた場合に管状光源が過大なたわみ変形を受けて破損することがあった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、大型かつ狭額縁としても、製造コスト等をほとんど増大させることなく、フレーム構造に充分な強度を付与することのできる直下型バックライトを提供するものである。また、機械的衝撃を受けた場合にも、長尺の管状光源が過大なたわみ変形を受けて破損するのを防止することのできる直下型バックライトを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１のバックライトは、並列して配置される複数の管状光源からなる光源群と、これら管状光源をその両端の電極部にて支持する光源支持部材と、前記光源群の裏面側に配されて該光源群からの光を出射面へと導く反射板と、該出射面に配置されて前記光源群からの光を拡散させて出射するための拡散板と、これらを保持する金属フレームとからなり、この金属フレームが、前記出射面に相当する一つの出射開口をなすための窓枠状部分を含む直下型バックライトにおいて、前記金属フレームが、出射開口の縁から裏面側に張り出すフランジ状張り出し部を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記構成により、製造コストや額縁領域の幅を増大させることなく、フレーム構造に充分な強度を付与することができる。
【００１３】
請求項２のバックライトは、前記金属フレームが金属板の板金加工により得られるものであり、前記フランジ状張り出し部が絞り加工により形成されることを特徴とする。
【００１４】
このような構成により、充分な強度のフレームを容易に得ることができる。
【００１５】
請求項３のバックライトは、前記反射板は、前記光源群の側面側に配され前記出射面へと向かって外側に傾斜する傾斜板部分と、該傾斜板部分の縁に接続し前記金属フレームの窓枠状部分と重ねられて固定される取り付けフランジ部分とを含み、前記フランジ状張り出し部が、前記傾斜板部分の傾斜に沿って張り出すことを特徴とする。
【００１６】
このような構成により、フランジ状張り出し部が、出射面の発光領域にかかっても発光特性を損なうことがない。
【００１７】
請求項４のバックライトは、前記管状光源にあって前記両端の電極部の間に延びる発光部には、該発光部の変形による位置ずれを規制する変形規制部材が備えられることを特徴とする。
【００１８】
このような構成により、バックライトが外部から機械的衝撃を受けた場合にも、管状光源が過大なたわみ変形を受けて破損するのを防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
液晶表示装置等の平面表示装置が、テレビ、各種コンピューター、カーナビゲーションシステム等のための画像表示装置として利用されるようになってきているが、例えば、光透過型の液晶表示装置は、一対の透明基板の間に液晶層を保持して成る液晶パネルと、この液晶パネルの裏面（画像表示面とは逆の面）上に配されてこの液晶パネルに光源光を導くバックライト（裏面側の面光源装置）とから構成される。
【００２０】
バックライトは、大別すると、蛍光ランプ等の管状光源が、表示パネルの直下（裏面側）に複数本並列された直下型のものと、管状光源が導光板の端面に配されて導光板の上面（主表面）から光が出射されるサイドライト型（エッジライト方式）とがある。
【００２１】
初期の平面表示装置におけるバックライトは直下型であったが、現在はエッジライト方式が主流となっている。平面表示装置について一層の装置の薄型化、小型化を行うには、面光源装置の薄型化を達成する必要があるためである。
【００２２】
ところが、最近、対角２０インチを超える大型の据え置き型の液晶モニターが製造販売されるに至り、既に従来技術のところで述べたように、高輝度を容易に達成すべく、再び直下型のものが用いられるようになったのである。すなわち、最近製造市販されるに至った対角２０インチ超の大型の透過型表示パネルに、直下型のバックライトが採用されているのである。
【００２３】
しかし、屋外日照下で用いられるといった平面表示装置の使用条件によっては、より小型のものでも直下型が適した場合があると考えられる。また、管状光源等の技術革新によっても、より小型の平面表示装置に使用される可能性が生じ得ると思われる。
【００２４】
本発明の実施例について、図１を用いて説明する。図１は、実施例に係る直下型バックライトの全体構成を模式的に示す分解断面斜視図である。
【００２５】
このバックライト１０は、有効表示領域の対角寸法が２１インチサイズに構成される透過型液晶パネル２０に用いられるもので、これと、同等の有効発光領域を備えている。以下の説明において、便宜上、バックライトの出射面の側、すなわち、液晶パネル等の表示パネルが配置される側を上方として説明する。
【００２６】
バックライト１０は、並列される複数の管状光源３と、これらをまとめて支持する光源支持部材２５と、この光源支持部材２５に下方から組み合わされる金属製の反射板（リフレクタ）５と、上方に配置される拡散板４と、これらを保持する金属製の基本フレーム（ベースフレーム）１とからなる。
【００２７】
基本フレーム１は、金属板が板金加工されて得られるものであり、４本の細長の梁状水平板１４が矩形の窓枠状に組み合わさったような窓枠状部分１２と、各梁状水平板１４の外縁から垂直方向下方へと突き出す４つの側壁１３とからなる。窓枠状部分１２の内側に矩形の開口１５が形成され、管状光源３の光は、この開口１５を通った後、窓枠状部分１２に載置される拡散板４を経て上方へと出射される。各側壁１３は、比較的幅広の矩形長板状であり、窓枠状部分１２の四隅の個所で省かれている。図示の例において、各側壁１３の垂直方向寸法は、後述の反射板５の厚さ方向寸法と略同一かまたは少し大きく設定されている。
【００２８】
窓枠状部分１２の開口１５に沿った内縁からは、開口１５の全周にわたり、裏面側すなわち管状光源３の側へと、フランジ状の張り出し部１１が張り出している。張り出し部１１が梁状水平板１４となす角度は、９０度より大きく、後述の反射板５の傾斜板部分５１の傾斜と一致するように設定されている。この張り出し部１１は、簡単な構成により、基本フレーム１の強度を著しく増大させている。このフランジ状張り出し部１１は、金属板からの板金加工の際に、絞り加工により容易に作製することができる。
【００２９】
反射板５は、金属板が折り曲げ成形されて得られるものであり、管状光源３の裏面側に配置される水平底板部分５３と、管状光源３の並列方向の両端側に形成される傾斜板部分５１と、傾斜板部分５１の上端からさらに外側に突き出す取り付けフランジ部分５２とからなる。
【００３０】
取り付けフランジ部分５２は、基本フレーム１の窓枠状部分１２に裏面側から重ね合わされて固定される。このように固定された状態で、基本フレーム１のフランジ状張り出し部１１が、反射板５の傾斜板部分５１の上端部にほぼ密着するように覆い被さる。
【００３１】
このように、反射板５が基本フレーム１と組み合わさってバックライト１０のフレーム構造をなすにあたり、フランジ状張り出し部１１が、フレーム構造に対する曲げやねじれ応力に対する耐性を著しく高める役割を果たしている。しかも、フランジ状張り出し部１１は反射板５の傾斜板５１に押し付けられる形となるため、管状光源３からの光の利用効率を低下させるものでなく、また、表示パネルの表示特性に悪影響を及ぼすものでない。
【００３２】
一方、各管状光源３の長さ方向略中央の個所には、透明ゴムからなる逆Ｕ字状のストッパー６が配置される。これらストッパー６は、下端部６１が反射板５の底壁に固定され、それぞれが、管状光源３の発光面の頂点及び左右端との間で所定のクリアランスをなすように配置される。図示の例において、管状光源３ごとに配されるストッパー６は、管状光源３の並列方向に互いに連続している。
【００３３】
ストッパー６は、例えば、１本のリボンテープ状の透明ゴムを折り曲げて熱セットした後に、管状光源３を配置した反射板５の水平底板部分５３に、接着剤を用いて貼り付けることで設けることができる。ストッパー６の材料としては、例えば、シリコンゴムのうちから透明度の高いものを選択して用いることができる。
【００３４】
ストッパー６は、ガラスからなる管状光源の発光部が、ある限界以上にたわむことを防止し、これにより、発光部の破損を防止する。
【００３５】
寸法等の具体例を挙げるならば以下のとおりである。
【００３６】
管状光源３は、径３ｍｍの冷陰極管であり、１２本の管状光源３が並列配置されて、各管状光源３の両端部にキャップ状部材２が嵌め込まれた状態で、プラスチック製の光源支持部材２５に組み付けられて支持される。光源支持部材２５は、厚さ１ｍｍのアルミ板からなる反射板５に、ネジ止めにより接合される。金属製の基本フレーム１も厚さ１ｍｍのアルミ板からなり、この上に載置される拡散板４は、厚さ２ｍｍのアクリル板からなる。また、拡散板４には、厚さ０．２ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）からなる拡散シートが重ねられる。ここで、フランジ状張り出し部１１の張り出し寸法は、例えば２〜３ｍｍである。
【００３７】
上記実施例の構成により、バックライトのフレーム構造の強度を著しく増大させることができる。しかも、製造コストや重量の増加はわずかである。
【００３８】
また、上記実施例の構成により、機械的衝撃による管状光源の破損に対する抵抗性を著しく増大させることができる。
【００３９】
上記実施例において、フランジ状張り出し部１１が、反射板５の傾斜板５１と同一の傾斜角度を有し該傾斜版５１の上面に密着するものとして説明したが、傾斜角度は必ずしも一致させる必要がなく、また、互いに密着させる必要もない。フランジ状張り出し部１１の傾斜角度、及び、張り出し部１１の先端と拡散板４との距離を適当な範囲内に設定することにより、拡散板４との間で適当な間隔が形成するようにすれば良い。このように設定するならば、フランジ状張り出し部１１が、バックライト１０の出射領域内であってバックライトに載置される有効表示領域内に位置する場合にも、表示パネルの表示画像にフランジ状張り出し部１１が現れるのを防止することができる。
【００４０】
上記実施例において、ストッパーが各管状光源に一つずつ配置されるものとして説明したが、必要により数個ずつ設けることもできる。また、ストッパーを、ゴム材料でなく、プラスチック製または金属製のリップ部により設けることも可能である。さらに、ストッパーと管状光源の発光面との間にクリアランスを設けず、接触させておくこともできる。
【００４１】
また、ストッパーの材質が透明ないしは光透過度の高いものとして説明したが、半透明であるかある程度の光透過性を有する材質を用い、ストッパーの部分を薄く形成するならば、光の損失は充分に小さくすることができる。
【００４２】
【発明の効果】
透過型液晶表示装置等に用いる直下型バックライトにおいて、大型かつ狭額縁としても、製造コスト等をほとんど増大させることなく、フレーム構造に充分な強度を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る直下型バックライトの全体構成を模式的に示す分解断面斜視図である。
【図２】従来例に係る直下型バックライトの全体構成を模式的に示す、図１に対応する分解断面斜視図である。
【符号の説明】
１ 出射開口をなす窓枠状の基本フレーム（ベースフレーム）
１０ 直下型バックライト
１１ 出射開口の縁からのフランジ状張り出し部
１２ 基本フレームの窓枠状部分
１３ 側壁
１５ 基本フレームがなす出射開口
２ キャップ状部材
２５ 光源支持部材
３ 管状光源
３５ 管状光源の両端の電極部
４ 拡散板
５ フレーム構造の一部をなす金属製の反射板
６ 透明ゴムからなる逆Ｕ字状のストッパー

Claims (6)

1. 並列して配置される複数の管状光源からなる光源群と、これら管状光源をその両端の電極部にて支持する光源支持部材と、前記光源群の裏面側に配されて該光源群からの光を表示パネル配置側へと導く反射板と、該表示パネル配置側に配置されて前記光源群からの光を拡散させて出射するための拡散板と、これらを支持する、前記管状光源からの光を出射するための窓枠状部分を含む金属フレームとからなる平面表示装置用のバックライトにおいて、前記金属フレームの窓枠状部分は、水平板と、この水平板から斜めに前記反射板の側へと向かって張り出したフランジ状張り出し部とを備えることを特徴とする平面表示装置用のバックライト。
2. 前記フランジ状張り出し部の傾斜角度が２０〜８０度であることを特徴とする請求項１記載の平面表示装置用のバックライト。
3. 前記金属フレームが金属板の板金加工により得られるものであり、前記フランジ状張り出し部が絞り加工により形成されることを特徴とする請求項１記載の平面表示装置用のバックライト。
4. 前記反射板は、前記光源群の側面側に配され前記表示パネル配置側へと向かって外側に傾斜する傾斜板部分と、該傾斜板部分の縁に接続し前記金属フレームの窓枠状部分と重ねられて固定される取り付けフランジ部分とを含み、前記フランジ状張り出し部は、傾斜が前記傾斜板部分と略一致し、前記傾斜板部分の上面に近接または接触して配置されることを特徴とする請求項１記載の平面表示装置用のバックライト。
5. 前記管状光源の発光部には、該発光部のたわみ変形を規制する変形規制部材が備えられることを特徴とする請求項１記載の平面表示装置用のバックライト。
6. 前記変形規制部材が光透過性の材料からなることを特徴とする請求項５記載の平面表示装置用のバックライト。

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