JPH11242219A - 直下式バックライト装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】遮光ドット層による遮光性能を蛍光ランプなど
に応じて最適に設定できるようにしたバックライト装置
およびこれを用いた液晶表示装置を提供する。 【解決手段】ケーシング内部に収容された蛍光ランプと
ケーシングの投光開口に配設された光拡散板との間に複
数の遮光ドット層を介在させた。蛍光ランプの性能や光
拡散板の光拡散率およびまたは透過率が変化すると、こ
れに適応する遮光ドット層も変化するので、複数の遮光
ドット層の重なり具合を調整することにより、遮光性能
を変えて対応することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶などに好適な
直下式バックライト装置およびこれを用いた液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示面積が比較的小さい液晶表示装置に
用いられるバックライト装置は、薄形にできることか
ら、アクリル樹脂の導光板を用いるサイドライト式バッ
クライト装置が多く用いられている。

【０００３】近時、最近液晶表示装置の大形化が進み、
２０インチ以上たとえば４０インチの大形の液晶パネル
が開発されるようになってきた。液晶パネルが大形化す
ると、サイドライト式バックライト装置では、導光板も
大形化するために、重量が大きくなりすぎ、液晶表示装
置が所要の重量を超えてしまうという問題がある。ま
た、大形の導光板は、コストも高いので、バックライト
装置のコストアップになる。

【０００４】また、液晶パネルのサイズの如何にかかわ
らず直下式バックライト装置は、サイドライト式に比較
して装置が厚くて大形になりやすいという点があるが、
軽量で安価であるという特徴がある。

【０００５】そこで、２０インチ程度以上の液晶表示装
置に用いるバックライト装置においては、直下式バック
ライト装置が見直され、採用されるようになった。

【０００６】直下式バックライト装置において注意しな
ければならない点は、光出射面の背方に蛍光ランプが配
置されるので、光出射面において、蛍光ランプに正対す
る部分の輝度と蛍光ランプから離間している部分とで、
大きな輝度むらを生じることである。そこで、光拡散板
と蛍光ランプとの間にライティングカーテンと称される
遮光ドット層を介在させて、所望の輝度の均斉度を得る
ようにしている。

【０００７】図１０は、従来の直下式バックライト装置
を示す断面図である。

【０００８】図において、１０１は蛍光ランプ、１０２
はケーシング、１０３は光拡散板、１０４は遮光ドット
層である。

【０００９】蛍光ランプ１０１は、ケーシング１０２内
に収容されている。

【００１０】ケーシング１０２は、投光開口１０２ａを
備えている。

【００１１】光拡散板１０３は、ケーシング１０２の投
光開口１０２ａに装着されている。

【００１２】遮光ドット層１０４は、蛍光ランプ１０１
と光拡散板１０３との間に配設され、主として蛍光ラン
プ１０１に正対する部分に遮光ドットの密度が高くなる
ように構成されている。そして、遮光ドット層１０４に
より蛍光ランプ１０１に正対する光拡散板１０３の輝度
を低下させることにより、光拡散板１０３の外表面に形
成される光出射面の輝度分布の均斉度が向上する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、遮光ドット
層１０４は、蛍光ランプ１０１、ケーシング１０２およ
び光拡散板１０３などバックライト装置に使用される部
品に応じて設計される。

【００１４】したがって、蛍光ランプ１０１の性能や光
拡散板１０３の光拡散率およびまたは透過率が変化する
と、これに適応する遮光ドット層も変化する。このた
め、既存の遮光ドット層を使用できなくなることがあ
る。

【００１５】また、設計時には最適化されていたとして
も、生産時に生じる蛍光ランプの特性のばらつきによっ
ては、輝度の均斉度が低下することがある。

【００１６】さらに、蛍光ランプは、点灯に伴って長時
間の間に輝度が低下していくが、このような場合も光出
射面における輝度の均斉度が変化するという問題があ
る。

【００１７】本発明は、遮光ドット層による遮光性能を
蛍光ランプなどに応じて最適に設定できるようにした直
下式バックライト装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の直下式
バックライト装置は、蛍光ランプと；蛍光ランプを内部
に収容し投光開口を備えたケーシングと；ケーシングの
投光開口に配設された光拡散板と；蛍光ランプおよび光
拡散板の間に介在する複数の遮光ドット層と；を具備し
ていることを特徴としている。

【００１９】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００２０】蛍光ランプについて蛍光ランプは、ガラス
管、ガラス管の両端部に封装した一対の電極、ガラス管
の内面側に形成した蛍光体層、およびガラス管内に封入
した放電媒体を備えて構成されている。放電媒体は、た
とえば水銀および希ガスからなるものと、キセノンなど
の希ガスを主体とするものとが知られている。電極は、
管径が数ｍｍ以下の細長いガラス管の場合には、主とし
て冷陰極が用いられているが、発光効率が低いので、上
記以上の管径の蛍光ランプには熱陰極が採用されている
ことが多い。しかし、本発明においては、管径は問わな
いので、冷陰極および熱陰極のいずれであってもよい。

【００２１】また、蛍光ランプは、任意の形状をなして
いることができる。たとえば、直管、Ｕ字状、Ｗ字状な
どであることを許容する。

【００２２】ガラス管の内面側に形成される蛍光体層
は、ガラス管の内面に直接形成してもよいが、要すれば
アルミナなどの保護膜をガラス管の内面に形成し、その
上に蛍光体層を形成してもよい。蛍光体は、３波長発光
形の蛍光体が演色性および発光効率が高いので好ましい
が、要すればハロリン酸塩蛍光体などの蛍光体を用いる
ことができる。

【００２３】さらに、蛍光ランプは、光出射面の面積お
よび所要の輝度に応じて任意所望の数の蛍光ランプを用
いることができる。

【００２４】さらにまた、光出射面の面積が大きくて、
しかも光量を多く要求されるたとえば４０インチ以上の
大形のバックライト装置には、次に示す蛍光ランプが好
適である。すなわち、接近した一対のガラス管の一端部
近傍に放電の折り返し部を備え、ガラス管の他端部に一
対の電極を封装し、かつ内部に水銀および希ガスを封入
してＵ字状の放電路を形成し、ガラス管の内面側に蛍光
体層を形成するとともに、管径１７．５ｍｍ±１０％、
管長９９０ｍｍ±２０％、ガラス管部の幅３８．５ｍｍ
±１０％に構成してなり、ランプ電力１０５Ｗで点灯し
たときに１０５００ｌｍ±１０％の初特性の全光束を発
生する蛍光ランプである。

【００２５】そうして、ガラス管の一端の放電路の折り
返し部は、ガラス管の一端部近傍に吹き破りにより連絡
通路を形成した構造を採用することができる。吹き破り
に代えて連絡管を溶着して連絡通路を形成してもよい。
これらの構造の場合、ガラス管の連絡通路より先端の部
分に最冷部を形成することができる。また、同様な構造
でも最冷部は、たとえば電極の背方部などに形成しても
よい。さらに、１本の長いガラス管を屈曲して折り返し
のある放電路を形成してもよい。この場合に、さらに屈
曲部を型で成形して形状を所望に整えることもできる。

【００２６】上述の大形の液晶表示装置に好適な蛍光ラ
ンプの場合、電極は、熱陰極形のものを用いてる。熱陰
極形の電極は、一般に一対のインナーウエルズの間に電
子放射物質を被着したフィラメントが継線されているこ
とによって構成されている。

【００２７】また、前述のように管径が非常に細いの
で、管径に比例して熱陰極形の電極を小さくすることが
できないために、熱陰極形の電極がガラス管に接近して
いることもあって、寿命末期時の温度上昇が過度になり
やすい。このため、甚だしいときには、ガラス管が溶融
するに至ることがある。蛍光ランプに合成樹脂を基体と
する口金を装着していると、上記寿命末期の異常温度上
昇により口金が焼損することもある。

【００２８】そこで、蛍光ランプには、安全手段として
温度感知手段たとえば温度ヒューズを付加させることが
できる。

【００２９】そうして、大形のバックライト装置に好適
な前述の蛍光ランプの場合、そのガラス管が管径１７．
５ｍｍ±１０％と極めて細いから、ガラス管部の幅が３
８．５ｍｍ±１０％となる。したがって、従来のＦＰＲ
９６よりコンパクトであるから、バックライトケースが
浅くても所要の空間を確保しながら収納できる。これ
は、バックライト装置本体に輝度均整化のための手段を
施すことが容易になることを意味する。また、蛍光ラン
プの全光束が多いので、最小本数の蛍光ランプを用いれ
ばよい。

【００３０】ケーシングについて ケーシングは、蛍光ランプを内部に収容し、投光開口に
光拡散板を配設するが、その形状、構造および材質など
は問わない。

【００３１】また、蛍光ランプを所定の位置に支持する
ために、ランプホルダ、ランプソケットなどを配設する
ことができる。さらに、要すれば蛍光ランプ点灯装置た
とえば高周波インバータ点灯装置、蛍光ランプに対する
反射板などを内部に配設することもできる。

【００３２】光拡散板について 光拡散板は、ケーシングの投光開口に配設されて、その
外表面は光出射面を構成する。しかし、光拡散板の後段
にさらにプリズムシート、偏光フィルムなどの光拡散シ
ートが配設される場合には、光拡散シートの外表面が光
出射面を構成する。なお、光出射面の前方に液晶表示パ
ネルなどの表示手段を配設する。

【００３３】さて、光拡散板は、バックライト装置をな
るべく薄形に構成しようとする場合に特に効果的であ
り、合成樹脂たとえばアクリル、ポリカーボネート樹脂
を乳白に形成した板材などから形成されている。

【００３４】遮光ドット層について 遮光ドット層は、その複数が蛍光ランプと光拡散板との
間に介在していれば、その構成を問わない。たとえば、
透明な合成樹脂シートたとえばＰＥＴ（ポリエチレンテ
レフタレート）フィルムに遮光ドットを印刷などにより
形成したものを複数たとえば２枚を重ねて用いる。遮光
ドット層は、光出射面から見て蛍光ランプに正対する部
分にのみ遮光ドットを形成してもよい。また、蛍光ラン
プに正対する部分の遮光密度を最大にして、そこから離
れるにしたがって順次遮光密度を低減していてもよい。
その際に、低減が段階的であってもよいし、連続的であ
ってもよい。

【００３５】また、少なくとも１つの遮光ドット層は、
光拡散板に直接形成することができる。

【００３６】さらに、遮光ドットは、光拡散板に対して
遮光作用を奏するが、遮光ドットに入射した光を反射し
てケーシング内に戻して２次反射により、光拡散板に入
射するように構成することが好ましい。そのためには、
反射性金属たとえばアルミニウムの蒸着膜や白色印刷膜
などで遮光ドットを形成するのがよい。

【００３７】本発明のバックライト装置の用途について 本発明のバックライト装置は、液晶表示装置に最適であ
るが、これに用途が限定されるものではない。たとえ
ば、内照式の表示装置や誘導灯装置など様々な用途に適
応する。

【００３８】本発明の作用について 本発明においては、複数の遮光ドット層を蛍光ランプと
光拡散板との間に介在しているので、それらの重なり具
合を調整することにより、最適な輝度分布の均斉度を得
ることができる。すなわち、複数の遮光ドットを完全に
重ねれば、１つの遮光ドット層を用いたときとほぼ同じ
である。また、遮光ドットをずらして重ねれば、遮光ド
ットの面積が大きくなるに伴って、遮光量が増加する。
したがって、遮光ドット層の重なり具合を調整すること
で、任意の遮光量を得ることができる。

【００３９】このため、用いる蛍光ランプ、ケーシング
および光拡散板に対する最適な重なり具合を決めたら、
組立時に所定の重なり具合になるよう設定すればよい。
たとえば、予め所定の重なり具合で複数の遮光ドット層
を固定してから、ケーシングに組み込むことができる。
また、組み込む際に輝度分布の均斉度により重なり具合
を確かめてから固定することもできる。蛍光ランプの性
能のばらつきに対しては、所定の輝度分布の均斉度が得
られるように調整し、その後でその状態を固定すればよ
い。

【００４０】また、複数の遮光ドット層をいつでも調整
可能に構成しておくことにより、長時間の使用による蛍
光ランプの輝度の低下を見て、必要時に調整することも
できる。

【００４１】請求項２の発明の直下式バックライト装置
は、請求項１記載の直下式バックライト装置において、
ケーシング内に配設された反射板を具備していることを
特徴としている。

【００４２】遮光ドット層に入射する以前に蛍光ランプ
の発光を反射板によってなるべく輝度分布を均斉化させ
ることにより、器具効率を高くすることができる。この
ためには、ケーシング内に反射板を配設するのが効果的
である。

【００４３】反射板は、ケーシングの内面を白色にする
ことにより、形成することができる。この場合、予めケ
ーシングの内面を反射板として効果的な形状に曲成して
もよい。

【００４４】また、ケーシング内に別体の反射板を配置
してもよい。

【００４５】請求項３の発明の直下式バックライト装置
は、請求項１または２記載の直下式バックライト装置に
おいて、遮光ドット層は、透光性の地の上に多数の遮光
性ドットを配列して形成されていることを特徴としてい
る。

【００４６】本発明は、遮光ドット層の構成を規定して
いるものである。すなわち、透光性の地の上に文字どお
り遮光性の点状部分からなる遮光性ドットを多数配列し
て遮光ドット層を形成している。最も簡単な構成であ
る。

【００４７】なお、遮光性ドットは、隣接するもの同士
が多少重なるか、遮光性の細い連絡路によって連続して
いてもよい。

【００４８】請求項４の発明の直下式バックライト装置
は、請求項１または２記載の直下式バックライト装置に
おいて、遮光ドット層は、多数の透光性ドットの間に存
在する地の部分が遮光性に形成されていることを特徴と
している。

【００４９】本発明は、請求項３と基本的には反対の構
成で、透光性の部分が多数のドット状に形成され、地の
部分が遮光性に形成されている。

【００５０】なお、透光性の部分は、隣接するもの同士
が多少重なるか、透光性の細い連絡路によって連続して
いてもよい。

【００５１】本発明においても、蛍光ランプに正対する
部分の輝度を低下させることができる。

【００５２】請求項５の発明の液晶表示装置は、請求項
１ないし４のいずれか一記載の直下式バックライト装置
と；直下式バックライト装置の光出射面に配設された液
晶表示手段と；を具備していることを特徴としている。

【００５３】本発明の液晶バックライト装置は、４０イ
ンチ以上の大形のものから数インチ程度の小形のものま
で適応する。そして、テレビジョン受像機、コンピュー
タのモニタ、プレゼンテーション装置、広告装置、小形
情報端末機などに用いることができる。

【００５４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００５５】図１は、本発明の直下式バックライト装置
の第１の実施形態を示す断面図である。

【００５６】各図において、１は蛍光ランプ、２はバッ
クライトケース、３は光拡散板、４ａ、４ｂは一対の遮
光性ドット層である。

【００５７】蛍光ランプ１は、２本が離間してケーシン
グ２内に配設されている。

【００５８】バックライトケース２は、４側面が傾斜し
た浅い箱状をなし、前面の投光開口２ａが長方形をなし
ている。バックライトケース２の内面は、白色塗装によ
り光反射板を形成している。

【００５９】光拡散板３は、乳白の合成樹脂からなり、
バックライトケース２の投光開口２ａに装着されてい
る。光拡散板３の表面が光出射面Ｓ_Lを構成する。

【００６０】一対の遮光ドット層４ａ、４ｂは、光拡散
板３の下面に重ねて配設されている。

【００６１】図２は、本発明のバックライト装置の第１
の実施形態における遮光ドット層を示す要部拡大正面図
である。

【００６２】図３は、同じく一対の遮光ドット層の重な
り具合を示す要部拡大正面図である。

【００６３】図において、５は遮光ドット、６は透光性
部分である。透光性部分６は、遮光性ドット層の地の部
分によって構成されている。そして、図５は一対の遮光
ドット層４ａ、４ｂが約半分弱重なっている状態を示し
ている。

【００６４】図４は、本発明の直下式バックライト装置
の第１の実施形態における輝度分布を比較例のそれとと
もに示すグラフである。

【００６５】図において、横軸はバックライト装置の光
出射面Ｓ_Lの中央をｐ₀とし、左右端をそれぞれｐ₁、ｐ₂
とする距離を、縦軸は相対輝度を、それぞれ示す。

【００６６】曲線Ａは本実施形態の輝度分布を、曲線Ｂ
は比較例１の輝度分布を、曲線Ｃは比較例２の輝度分布
を、それぞれ示す。

【００６７】なお、比較例１は、遮光ドット層が一枚で
ある以外は本実施形態と同一構造のバックライト装置で
ある。また、比較例２は、遮光ドット層を用いてない以
外は本実施形態と同一構造のバックライト装置である。

【００６８】図から理解できるように、本実施形態にお
いては、輝度分布の均斉度が極めて優れている。

【００６９】これに対して、比較例１は、遮光ドット層
１枚の場合であるが、遮光ドット層がない場合に較べれ
ば著しく改善されているもの、まだ十分ではない。

【００７０】図５は、本発明の直下式バックライト装置
の第２の実施形態における遮光ドット層を示す要部拡大
正面図である。

【００７１】本実施形態は、遮光ドット層４ａ’の遮光
性ドット５’および透光性部分６’の構成が異なる。す
なわち、遮光性ドット５’は、ドット状の透光性部分
６’を形成している部分以外の部分に形成されている。

【００７２】図６は、本発明の直下式バックライト装置
の第３の実施形態を示す断面図である。

【００７３】図７は、同じく光拡散板および遮光ドット
層を除去して示す正面図である。

【００７４】図８は、本発明の直下式バックライト装置
の第３の実施形態における蛍光ランプを示す要部拡大正
面図である。

【００７５】各図において、図１と同一部分には同一符
号を付して説明は省略する。

【００７６】本実施形態は、４０インチサイズの液晶表
示装置に適合するバックライト装置である。１’は高出
力のコンパクトな蛍光ランプ、７は補助反射板である。

【００７７】蛍光ランプ１’は、表１に示す仕様を備え
ている。

【００７８】

【表１】 形名 管径 管長 カ゛ラス管部 定格ランフ゜ 全光束 定格寿命 (mm) (mm) の幅(mm) 電力(W) lm ｈ FHP105 17.5 1150 38.5 105 10500 12000 上記蛍光ランプ１’は、定格ランプ電流０．４３Ａで、
ガラス管部の幅が狭く、全光束が多いうえに、発光効率
も１００ｌｍ／Ｗと高い。

【００７９】また、蛍光ランプ１’は、図８に示すよう
に、一対のガラス管１ａ、１ａがわずかな間隙を介して
接近している。ガラス管１ａの先端部は、ガラス端板で
気密に閉鎖されている。ガラス管１ａの先端から少し後
退した位置に連結管１ｂが気密に形成されていることに
よって、一対のガラス管１ａ、１ａが極めて幅の狭いＵ
字状の放電路を形成している。放電路の両端となる方の
ガラス管１ａの端部には、一対の電極（図示しない。）
が封装されるとともに、口金１ｃが装着されている。

【００８０】ところで、蛍光ランプ１は、その４本が等
間隔に離間した状態でケーシング２内に配設されてい
る。また、蛍光ランプ１’のガラス管部の幅の部分が投
光開口２ａとほぼ平行になるように、ケーシング２の比
較的底面近くの位置で支持されている。

【００８１】補正反射板７は、傾斜が緩い山形をなして
おり、蛍光ランプ１’の間においてケーシング１の底部
に配設されている。

【００８２】図９は、本発明の液晶表示装置の一実施形
態を示す斜視図である。

【００８３】図において、Ｄは直下式バックライト装
置、Ｅは液晶表示手段、Ｆはケースである。

【００８４】直下式バックライト装置Ｄは、図６ないし
図８に示すものを用いており、輝度は８０００ｃｄ／ｍ
²以上である。

【００８５】液晶表示手段Ｂは、対角１ｍの４２インチ
形ＴＦＴ液晶であり、解像度は８５４×４８０ドット
で、８ビットにより１６７０万色のフルカラー表示がで
きる。

【００８６】

【発明の効果】請求項１ないし４の各発明によれば、ケ
ーシング内部に収容された蛍光ランプとケーシングの投
光開口に配設された光拡散板との間に複数の遮光ドット
層を介在していることにより、遮光ドット層の重なり具
合を調整することで遮光性能を蛍光ランプなどに応じて
最適に設定できるようにした直下式バックライト装置を
提供することができる。

【００８７】請求項２の発明によれば、加えてケーシン
グ内に反射板を具備していることにより、反射板により
輝度分布をできるだけ均斉化し、遮光量を可能な限り少
なくして、器具効率を高くした直下式バックライト装置
を提供することができる。

【００８８】請求項３の発明によれば、加えて透光性の
地の部分に多数の遮光性ドットを配列して遮光ドット層
を形成していることにより、遮光ドット層の構成が簡単
な直下式バックライト装置を提供することができる。

【００８９】請求項４の発明によれば、加えて多数の透
光性ドットの間に存在する地の部分が遮光性に形成され
た遮光ドット層を備え輝度分布の均斉度が向上した直下
式バックライト装置を提供することができる。

【００９０】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４の効果を有する液晶表示装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直下式バックライト装置の第１の実施
形態を示す断面図

【図２】本発明のバックライト装置の第１の実施形態に
おける遮光ドット層を示す要部拡大正面図

【図３】同じく一対の遮光ドット層の重なり具合を示す
要部拡大正面図

【図４】本発明の直下式バックライト装置の第１の実施
形態における輝度分布を比較例のそれととともに示すグ
ラフ

【図５】本発明の直下式バックライト装置の第２の実施
形態における遮光ドット層を示す要部拡大正面図

【図６】本発明の直下式バックライト装置の第３の実施
形態を示す断面図

【図７】同じく光拡散板および遮光ドット層を除去して
示す正面図

【図８】本発明の直下式バックライト装置の第３の実施
形態における蛍光ランプを示す要部拡大正面図

【図９】本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す斜視
図

【図１０】従来の直下式バックライト装置を示す断面図

【符号の説明】

１…蛍光ランプ ２…ケーシング ２ａ…投光開口 ３…光拡散板 ４ａ…遮光ドット層 ４ｂ…遮光ドット層 Ｓ_L…光出射面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蛍光ランプと；蛍光ランプを内部に収容し
   投光開口を備えたケーシングと；ケーシングの投光開口
   に配設された光拡散板と；蛍光ランプおよび光拡散板の
   間に介在する複数の遮光ドット層と；を具備しているこ
   とを特徴とする直下式バックライト装置。
2. 【請求項２】ケーシング内に配設された反射板を具備し
   ていることを特徴とする請求項１記載の直下式バックラ
   イト装置。
3. 【請求項３】遮光ドット層は、透光性の地の上に多数の
   遮光性ドットを配列して形成されていることを特徴とす
   る請求項１または２記載の直下式バックライト装置。
4. 【請求項４】遮光ドット層は、多数の透光性ドットの間
   に存在する地の部分が遮光性に形成されていることを特
   徴とする請求項１または２記載の直下式バックライト装
   置。
5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれか一記載の直下
   式バックライト装置と；直下式バックライト装置の光出
   射面に配設された液晶表示手段と；を具備していること
   を特徴とする液晶表示装置。