(57)【要約】【課題】  信頼性の高い高効率の液晶バックライト装置を提供する。【解決手段】  本発明の液晶バックライト装置は、拡散板１７に光を照射する直管形の複数の熱陰極蛍光ランプ１〜４を備える。複数の熱陰極蛍光ランプ１〜４は、一方のマウント高さが他方のマウント高さよりも高く形成される。複数の熱陰極蛍光ランプ１〜４のうち熱陰極蛍光ランプ１，３はマウント高さの高い側に形成される最冷点が主反射板１５と一対の側面反射板１３，１４に囲まれた空間の一方の側面反射板１３の外側に位置するように配置し、残りの熱陰極蛍光ランプ２，４はマウント高さの高い側に形成される最冷点が主反射板１５と一対の側面反射板１３，１４に囲まれた空間の他方の側面反射板１４の外側に位置するように配置する。【選択図】  図１
2010170804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルに拡散光を照射する拡散板と、前記拡散板に光を照射する直管形の複数の熱陰極蛍光ランプと、前記拡散板に対向して配置され前記熱陰極蛍光ランプからの光を前記拡散板の方向に反射させる主反射板と、前記主反射板の両端部にそれぞれ配置され、前記熱陰極蛍光ランプの両端部をそれぞれ通し、前記熱陰極蛍光ランプからの光を前記拡散板の方向に反射させる一対の側面反射板とを備え、
前記複数の熱陰極蛍光ランプはそれぞれ、一方の端部から対応する電極までの高さ（マウント高さ）が他方の端部から対応する電極までの高さ（マウント高さ）よりも高く形成されるものであり、前記複数の熱陰極蛍光ランプのうち一部の熱陰極蛍光ランプは前記マウント高さの高い側に形成される最冷点が前記主反射板と前記一対の側面反射板に囲まれた空間の一方の側面反射板の外側に位置するように配置され、残りの熱陰極蛍光ランプは前記マウント高さの高い側に形成される最冷点が前記主反射板と前記一対の側面反射板に囲まれた空間の他方の側面反射板の外側に位置するように配置されることを特徴とする液晶バックライト装置。
【請求項２】
前記複数の熱陰極蛍光ランプの本数が偶数の場合は、前記一方の側面反射板側に前記マウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数と前記他方の側面反射板側に前記マウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数とが同数であり、前記複数の熱陰極蛍光ランプの本数が奇数の場合は、前記一方の側面反射板側に前記マウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数と前記他方の側面反射板側に前記マウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数の差が１本であることを特徴とする請求項１記載の液晶バックライト装置。
【請求項３】
前記熱陰極蛍光ランプの両側の電極位置と、隣接する前記熱陰極蛍光ランプの両側の電極位置とがそれぞれ前記空間内で揃うように、前記複数の熱陰極蛍光ランプが配置されることを特徴とする請求項１または２記載の液晶バックライト装置。
【請求項４】
前記マウント高さの高い側と低い側とのマウント高さの差Δｈが、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶バックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蛍光ランプを光源に用いる液晶バックライト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶バックライト装置は従来から種々のものが提案されている。例えば、特開２００５−３４７０６２号公報には光源として冷陰極蛍光ランプを用いたバックライト装置が開示されている。このように従来のバックライト装置では光源として冷陰極蛍光ランプを用いることが一般的である。冷陰極蛍光ランプは、低圧のバッファガスと水銀が封入された密閉容器内に設置された電極間にグロー放電を発生させて、密閉容器内の水銀原子を励起することによって発生する紫外線を密閉容器内面に塗布された蛍光体層によって可視光に変換して発光する。冷陰極ランプは上記したようにグロー放電を使っているため大きなランプ電流を流すことができず、ランプ１本当たりから発生できる光出力量に制限がある。このため、大画面の液晶画面で十分明るい画像を表示させるためには多数のランプが必要である。例えば３２インチ液晶の場合１０本前後の冷陰極蛍光ランプが用いられており、コストアップの要因になっている。また部品点数が多いため信頼性の低下につながっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４７０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなくし、信頼性の高い高効率の液晶バックライト装置を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する手段として、光源に熱陰極蛍光ランプを用いることにより、ランプ電流を大幅に増やすことができ、ランプ１本当たりの光出力量を大幅に増大させることができる。しかし一方でランプ１本当たりに投入される電力も大幅に増えるため１本当たりの発熱量も大きくなる。熱陰極蛍光ランプは低圧水銀蒸気放電ランプの一種で、発光効率に関して最冷点温度でほぼ決まる水銀蒸気圧に最適蒸気圧を有する。すなわち、最冷点温度が最適蒸気圧になる温度を超えると、発光効率が低下することが、大出力化のネックになっている。
【０００６】
一方、一般照明用でも、密閉器具等温度の上がりやすい環境で蛍光ランプを点灯する場合、同様に高温による効率低下の問題がある。それに対し、特開２００１−７６６８０号公報に記載されているような、ハイマウントタイプの電極部構造を用いることで高温環境下による効率低下を抑制する方法が知られている。
【０００７】
熱陰極蛍光ランプは冷陰極蛍光ランプに比べ陰極降下電圧が低いため元来発光効率の高い特性に加え、このハイマウントタイプの電極を具備した熱陰極蛍光ランプをバックライト装置に使うことで、密閉されたバックライト内部の温度上昇による効率低下が抑制でき、より高効率のバックライトを実現できる。しかし大画面化が進み、より高出力化が必要になるとこのハイマウントタイプの電極を具備するだけでは効率低下を抑制しきれず、バックライト構造を含めた最冷点制御が必要になる。液晶バックライト装置では従来のランプ交換を前提とした一般照明用器具とは異なり、完全固定型構造が可能となるため、必要な発光領域のみを本来のバックライトユニット内に収め、冷却に必要な部分を効率的に冷却させる全く新しい構造が可能となる。例えば、最冷点となるランプ管端部を密閉空間（高温雰囲気内）の外部に出すことで最冷点部をより効果的に冷却する事が出来る。最冷点部をより効果的に冷却する事が出来るため、１本の蛍光ランプに大電力を投入しても、発光効率の低下を抑制でき高効率のバックライトシステムを実現することができる。
【０００８】
しかし、通常一本の蛍光ランプが有する１対の電極のうち、ハイマウントタイプの電極を用いるのは一方の側のみである。それは、ハイマウントタイプの電極を用いる目的が最冷点温度を下げることなので、一方の側の電極のみハイマウントタイプにすれば目的を達成することができ、両側にハイマウントタイプを用いることでガラス管材料使用量が増加してコストが上がることを抑えることができるためである。前記したようにハイマウント側に冷却構造を設置する場合、複数の熱陰極蛍光ランプのマウント高さが高い側が全て同一方向になるように実装すると、一方の側に冷却の必要な部分が集中するため、マウント高さが高い側に設置する冷却構造として非常に高い冷却能力を必要とし、十分冷却しきれない場合が考えられるが、冷却構造を両側に分散することによって冷却効果を高めることができるため、高効率のバックライト装置を実現することができる。
【０００９】
すなわち、本発明に係る液晶バックライト装置は、液晶パネルに拡散光を照射する拡散板と、前記拡散板に光を照射する直管形の複数の熱陰極蛍光ランプと、前記拡散板に対向して配置され前記熱陰極蛍光ランプからの光を前記拡散板の方向に反射させる主反射板と、前記主反射板の両端部にそれぞれ配置され、前記熱陰極蛍光ランプの両端部をそれぞれ通し、前記熱陰極蛍光ランプからの光を前記拡散板の方向に反射させる一対の側面反射板とを備え、前記複数の熱陰極蛍光ランプはそれぞれ、一方の端部から対応する電極までの高さ（マウント高さ）が他方の端部から対応する電極までの高さ（マウント高さ）よりも高く形成されるものであり、前記複数の熱陰極蛍光ランプのうち一部の熱陰極蛍光ランプは前記マウント高さの高い（ハイマウント）側に形成される最冷点が前記主反射板と前記一対の側面反射板に囲まれた空間の一方の側面反射板の外側に位置するように配置され、残りの熱陰極蛍光ランプは前記マウント高さの高い側に形成される最冷点が前記主反射板と前記一対の側面反射板に囲まれた空間の他方の側面反射板の外側に位置するように配置されるものである。
【００１０】
ここで、前記複数の熱陰極蛍光ランプの本数が偶数の場合は、前記一方の側面反射板側に前記マウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数と前記他方の側面反射板側に前記マウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数とが同数であり、前記複数の熱陰極蛍光ランプの本数が奇数の場合は、前記一方の側面反射板側に前記マウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数と前記他方の側面反射板側に前記マウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数の差が１本であることが好ましい。
【００１１】
また、前記熱陰極蛍光ランプの両側の電極位置と、隣接する前記熱陰極蛍光ランプの両側の電極位置とがそれぞれ前記空間内で揃うように、前記複数の熱陰極蛍光ランプが配置されることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記マウント高さの高い側と低い側とのマウント高さの差Δｈが、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、信頼性の高い高効率の液晶バックライト装置を提供する事ができる。特に本発明では、複数の熱陰極蛍光ランプのハイマウント側に形成される最冷点の配置を工夫し、冷却構造を両側に分散することによって冷却効果を高めることができるため、高効率の液晶バックライト装置を実現することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る液晶バックライト装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に用いる熱陰極蛍光ランプを説明する構造図である。
【図３】熱陰極蛍光ランプのガラス表面温度の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
【００１６】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る液晶バックライト装置の一実施例を示す図である。本実施例は４灯用バックライト装置であり、図１（ａ）〜（ｃ）の３面図はそれぞれ平面図、ランプ長手方向側面図および短手方向側面図である。図２は本発明の一実施例に用いる蛍光ランプを説明する構造図である。図１において、１〜４は熱陰極蛍光ランプである。熱陰極蛍光ランプ１〜４の構造は図２に示すように内面に蛍光体が塗布されたガラス管３０、電極３１、リード線３２及び３４、フレア管３３で構成された電極部３８、電極４１、リード線４２及び４４、フレア管４３で構成された電極部４８、口金３７及び４７，ピン３５、３６，４５，４６から構成されている。電極部３８の端部から対応する電極３１までの高さ（マウント高さ）ｂと、電極部４８の端部から対応する電極４１までの高さ（マウント高さ）ｃの関係は、ｃ＞ｂ、である。また、図１において、５〜１２はランプソケット、１３及び１４は側面反射板、１５は主反射板、１６は液晶パネル、１７は拡散板、１８は台板、１９は外囲筐体を示す。主反射板１５は蛍光ランプの背面に主として配置され、蛍光ランプからの光を拡散板１７の方向に反射させる。側面反射板１３、１４は蛍光ランプの両端部をそれぞれ通し、蛍光ランプからの光を拡散板１７の方向にそれぞれ反射させる。
【００１７】
また、図１（ｂ）に、熱陰極蛍光ランプ１のマウント高さが高い側に形成される最冷点５５の位置を示す。本発明による熱陰極蛍光ランプの最冷点は、ランプ全長や点灯・調光状態により異なるが、図３に示すように基本的にマウント高さが高い側の管端部、特に口金４７近傍のガラス管表面となる事が確認されている。
【００１８】
熱陰極蛍光ランプ１〜４の特徴は、図２に示すように、両端の電極高さが異なる点である。電極部３８のマウント高さｂは一般的な熱陰極蛍光ランプのマウント高さであるが、もう一方の電極部４８のマウント高さｃはそれに比べ高くなっており、一般にハイマウントタイプと呼ばれる。一例では高さｂと高さｃの差（ｃ−ｂ）は１５ｍｍ程度としている。この差（ｃ−ｂ）は、最冷点温度の低減効果と熱陰極蛍光ランプの非発光部に起因しており、差が大きい程より最冷点温度を低減出来るが、非発光部も多くなってしまうため光学的に輝度ムラ対策が必要になりバックライト用光源としては望ましくない。そのため、この差（ｃ−ｂ）は５ｍｍ以上３０ｍｍ以下が最も適した範囲となる。
【００１９】
また本実施例では熱陰極蛍光ランプの構造例としてフレア管を用いたステム封止タイプの蛍光ランプを一例として挙げているが、本発明で用いる熱陰極蛍光ランプの特徴は両端のマウント高さが異なる点であり、フレア管を用いないピンチ封止タイプの蛍光ランプ、またはマウント高さをフレア管長ではなく、リード線長を長くする事で変える方式を用いても構わない。またバックライトの組立・加工性を簡略化させるため従来の照明用で採用されている口金を使用しているが、口金レスであっても構わない。
【００２０】
図１において、熱陰極蛍光ランプ１〜４から発生した光は直接もしくは、主反射板１５及び側面反射板１３，１４による反射を介して拡散板１７に照射され、拡散板１７に照射された光は拡散光となり、液晶パネル１６へ放出される。一般に液晶パネル１６は、拡散板１７と直接もしくは拡散シート等に代表される光学シートを間に介して置かれ、上記拡散光が通過することで照明され画像が表示される。
【００２１】
熱陰極蛍光ランプ１〜４から発生する光が効率的に拡散板１７に照射されるように、熱陰極蛍光ランプ１〜４は、その背面に設けられる主反射板１５，側面に設けられる側面反射板１３及び１４、上部を覆う拡散板１７で密閉されているため、熱陰極蛍光ランプ１〜４で発生した熱が閉じこめられ、内部の温度が上昇しやすい環境にある。最小本数の熱陰極蛍光ランプで大型の液晶画面を十分な輝度で光らせるためには、１本の熱陰極蛍光ランプに大きな電力を投入する必要があるが、このように内部温度が上昇しやすいため、熱陰極蛍光ランプ１〜４の最冷点温度が効率最適温度よりも上昇し、効率低下を招くことになる。そこで上述のとおり、本発明では図２に示すように熱陰極蛍光ランプの片側をハイマウント構造とし、最冷点５５を電極部４８の側端部に設けている。本構造を用いる事により従来品に比べ５〜１５℃程度最冷点温度を低減出来、高温時の効率低下を抑制する事ができる。また図１に示すように、各熱陰極蛍光ランプ１〜４の電極部４８側の電極４１より外側の一部を、比較的温度が低い側面反射板１３または１４の外側に出す構造とすることにより、ランプ端部の最冷点温度をより効果的に低減する事が出来る。
【００２２】
しかし、側面反射板１３または１４の外側の空間も、外囲筐体１９で囲まれ密閉されているため、全てのランプの電極部４８側の電極４１より外側を同一方向の側面反射板１３または１４から出すと、各ランプの電極部４８側の電極４１より外側部分から熱陰極蛍光ランプの熱が漏れ、側面反射板１３または１４と外囲筐体１９で囲まれた密閉空間の温度を上昇させ、最冷点温度の冷却効果が十分得られなくなるおそれがある。そこで例えば図１に示すように、各ランプの電極部４８側と電極部３８側の配置を互い違いにして、各ランプの電極部４８側の電極４１より外側部分から漏れる熱陰極蛍光ランプの熱を、側面反射板１３と外囲筐体１９に囲まれる密閉空間と側面反射板１４と外囲筐体１９で囲まれる密閉空間とに分散するようにすることにより、これらの密閉空間の温度上昇が抑えられ、効果的に最冷点温度を下げることができるようになる。
【００２３】
すなわち、本発明の液晶バックライト装置は、図１に示すように、液晶パネル１６に拡散光を照射する拡散板１７と、拡散板１７に光を照射する直管形の複数の熱陰極蛍光ランプ１〜４と、拡散板１７に対向して配置され熱陰極蛍光ランプ１〜４からの光を拡散板１７の方向に反射させる主反射板１５と、主反射板１５の両端部にそれぞれ配置され、熱陰極蛍光ランプの両端部をそれぞれ通し、熱陰極蛍光ランプからの光を拡散板１５の方向に反射させる一対の側面反射板１３，１４とを備える。そして、複数の熱陰極蛍光ランプ１〜４はそれぞれ、一方のマウント高さが他方のマウント高さよりも高く形成されるものであり、複数の熱陰極蛍光ランプ１〜４のうち熱陰極蛍光ランプ１，３はマウント高さの高い側に形成される最冷点が主反射板１５と一対の側面反射板１３，１４に囲まれた空間の一方の側面反射板１３の外側に位置するように配置され、残りの熱陰極蛍光ランプ２，４はマウント高さの高い側に形成される最冷点が主反射板１５と一対の側面反射板１３，１４に囲まれた空間の他方の側面反射板１４の外側に位置するように配置される。
【００２４】
ここで、複数の熱陰極蛍光ランプの本数が偶数（例えば４本）の場合は、一方の側面反射板側にマウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数（２本）と他方の側面反射板側にマウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数（２本）とが同数とされる。また、複数の熱陰極蛍光ランプの本数が奇数（例えば５本）の場合は、一方の側面反射板側にマウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数（例えば３本）と他方の側面反射板側にマウント高さの高い側が配置される熱陰極蛍光ランプの数（例えば２本）の差が１本とされる。
【００２５】
図１において、Ｌｃａは熱陰極蛍光ランプ１の全長方向の中心点と熱陰極蛍光ランプ３の全長方向の中心点を結んだ直線、Ｌｃｂは熱陰極蛍光ランプ２の全長方向の中心点と熱陰極蛍光ランプ４の全長方向の中心点とを結んだ直線を示す。ここで直線Ｌｃａと直線Ｌｃｂを実質的に平行とし、その直線間の距離ａを略１／２×Δｈとする。すなわち、図１に示すように、熱陰極蛍光ランプの両側の電極位置と、隣接する熱陰極蛍光ランプの両側の電極位置とがそれぞれ、主反射板１５と一対の側面反射板１３，１４に囲まれた空間内で揃うように、複数の熱陰極蛍光ランプ１〜４が配置される。これにより、各ランプの電極がほぼ一直線に並ぶため、液晶パネル１４上から見た輝度分布を最も均一とさせる事が出来る。また上述のとおり、マウント高さの高い側と低い側とのマウント高さの差Δｈ＝（ｃ−ｂ）は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
上記実施例では４本の熱陰極蛍光ランプを用いた例を示したが、４本に限定されず２本以上の複数本を用いる場合、本発明技術を同様に応用できる。
【符号の説明】
【００２７】
１〜４…熱陰極蛍光ランプ、３０…内面に蛍光体が塗布されたガラス管、３１及び４１…電極、３３及び４３…フレア管、３２，３４，４２及び４４…リード線、３７及び４７…口金、３５，３６，４５および４６…ピン、３８及び４８…電極部、１３および１４…側面反射板、１５…背面面反射板、１６…液晶パネル、１７…拡散板、１８…台板、１９…外囲筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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