(57)【要約】  有低開口のバックフレーム1bと、バックフレーム1b内部に複数配置された直径Rが6.0mm以上である蛍光ランプ2と、バックフレーム1bの開口部lb3に配置された拡散板3とを具備しており、隣り合う蛍光ランプ2のピッチをP(mm)としたとき、P≧3.5Rの関係を満たすように構成している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する有低筐体と、この筐体内部に略平行に配置された、直径Rが６.０ｍｍ以上である複数本の蛍光ランプと、これらの蛍光ランプから射出される光を拡散させるように前記筐体の開口部に配置された光学部材と、を具備し、前記複数本の蛍光ランプのうち、隣り合う蛍光ランプのピッチをＰ(ｍｍ)としたとき、Ｐ≧３．５Ｒの関係を満たすことを特徴とする直下型バックライト。
【請求項２】
前記筐体の底面と前記蛍光ランプの下面との距離をＬ１（ｍｍ）としたとき、Ｌ１≧０．２Ｒの関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の直下型バックライト。
【請求項３】
前記蛍光ランプと前記光学部材との距離をＬ２（ｍｍ）としたとき、Ｌ２≧０．４５Ｐ−０．５Ｒの関係を満たすことを特徴とする請求項２記載の直下型バックライト。
【請求項４】
前記蛍光ランプ又は前記拡散板には、前記蛍光ランプの直上と隣り合う前記蛍光ランプ間の発光面輝度差を縮小するための加工部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の直下型バックライト。
【請求項５】
前記蛍光ランプと前記光学部材との距離をＬ２（ｍｍ）としたとき、Ｌ２≧０．４５Ｐ−０．５Ｒの関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の直下型バックライト。
【請求項６】
前記蛍光ランプ又は前記拡散板には、前記蛍光ランプの直上と隣り合う前記蛍光ランプ間の発光面輝度差を縮小するための加工部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の直下型バックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に大型の液晶ディスプレー等に用いられる直下型バックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレー等に用いられる光源としては、冷陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプなどの直径の小さい線状光源が主流である。しかし近年、直径の大きい熱陰極蛍光ランプを用いたバックライトの開発がなされている。その理由は、熱陰極蛍光ランプは冷陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプよりも光量が大きいためランプ本数を削減することができるためである。熱陰極蛍光ランプを用いたバックライトは、日本国公開公報特開平８−１７３９７号公報（以下特許文献１）、日本国公開公報特開平９−１４６０９４号公報（以下特許文献２）、日本国公開公報特開平６−６７１７６号公報（以下特許文献３）に記載されている。【０００３】
このような熱陰極蛍光ランプを用いたバックライトでは、上述したようにランプから得られる光量が大きいためにランプ直上の発光面に明部、ランプ間の発光面に暗部が発生しやすいことが知られている。したがって、ランプ間の暗部を緩和するために、隣り合うランプのピッチを小さく設計するのが通常であった。【０００４】
しかしながら、隣り合うランプのピッチを小さくすると、発光面の輝度効率が低下することが確認された。本発明者による検討の結果、この発光面の輝度効率の低下は放出された光がランプ自体に吸収されてロスが発生していることが判明した。また、その光吸収による輝度効率の低下は、ランプの直径が6.0mm以上である場合に、特に問題になることがわかった。
【特許文献１】日本国公開公報特開平８−１７３９７号公報
【特許文献２】日本国公開公報特開平９−１４６０９４号公報
【特許文献３】日本国公開公報特開平６−６７１７６号公報
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、直径の大きい蛍光ランプを用い、発光面における輝度効率が高い直下型バックライトを提供することである。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の直下型バックライトは、有底開口の筐体と、前記筐体内部に複数配置された直径Rが6.0mm以上である蛍光ランプと、前記筐体の開口部に配置された光学部材とを具備し、隣り合う前記蛍光ランプのピッチをP(mm)としたとき、P≧3.5Rの関係を満たすことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、発光面における輝度効率が高い直下型バックライトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第1の実施例の直下型バックライトの分解斜視図。
【図２】図1の直下型バックライトをA-A線に沿って切断した断面図。
【図３】熱陰極蛍光ランプの構造を示す縦断面図。
【図４】直径Rの異なる蛍光ランプについて、ランプ電力を変化させたときの相対ランプ効率の変化を示すグラフ。
【図５】直径Rが大きな蛍光ランプを用いたときの光の光路について説明するための図。
【図６】直径Rの異なる蛍光ランプについて、ランプピッチPを変化させたときの相対板面輝度効率の変化を示すグラフ。
【図７】直径Rが6.0mm〜15.5mmのランプにおいて、輝度ムラが抑制されたときのランプピッチPと拡散板との距離L2との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施例である直下型バックライトについて図面を参照して説明する。図1は、第1の実施例の直下型バックライトの斜視図、図2は、図1の直下型バックライトのA-A線に沿った断面図である。【００１０】
本実施例の直下型バックライトの筐体は、フロントフレーム1aとバックフレーム1bとで構成されている。その材料としては、アルミニウムなどの金属やポリカーボネートなどの白色プラスチックを使用することができる。フロントフレーム1aにはバックライトの発光面となる出光部1a1が形成されており、全体として筐体の蓋体を形成している。バックフレーム1bは、底部1b1、側部1b2および開口部1b3を有する有底開口形状の筐体である。その底部1b1および側部1b2の内側には高反射性を有する反射シートが形成されている。【００１１】
バックフレーム1bの内部には、直管型の蛍光ランプ2が複数本、それぞれの管軸がほぼ平行に配置されている。蛍光ランプ2は、図3に示したような熱陰極蛍光ランプである。その容器は、例えば、軟質ガラスからなる直径Rが6.0〜20.0mmのガラス管21で構成されている。ガラス管21は、円筒部21aとその両端に形成されたフレアステム部21bとからなる。ガラス管21の内部には放電媒体として、水銀と希ガスが封入されている。希ガスとしては、アルゴン、キセノン、ネオン等を単体、または混合して使用することができる。円筒部21aの内周面には、蛍光体22が塗布されている。フレアステム部21bには、蛍光ランプ2の内外方向に導入線23a、23bが封着されている。一般的には、導入線23a、23bはそれぞれ一対の導電線で構成されている。ガラス管21内に位置する導入線23a、23bの先端には、螺旋状のタングステン線からなるフィラメント24a、24bが接続されている。フィラメント24a、24bは、導入線23a、23b間の略中央付近がさらに螺旋状に形成されており、当該部分には(BaO、CaO、SrO)を主成分とする熱電子放射物質(エミッター)が塗布されている。なお、フィラメント24a、24bの接続は、導入線23a、23bの先端を折り返し、フィラメント24a、24bの両端を加締めることによって行われている。その際、フィラメント24a、24bを加締める導入線23a、23bは、一部に平坦面を有する断面が略半楕円形状であるため、加締めによる接続強度が高い。このような形状は、断面が円形の導電線の一部を平らに潰すことで形成でき、その平坦面における導入線23a、23bの直径は、加工前の直径に対して30〜90%であるのが望ましい。【００１２】
図１において、バックフレームlbの開口部1b3に平行に光学部材としての拡散板3が配置されている。拡散板3はその透過率が50%〜85%であることが望まれる。その理由は、発光ムラを低減でき、かつ効率が下がりすぎないためである。【００１３】
ここで、本実施例では蛍光ランプ2の配置上、発光面において生ずる縞状の輝度ムラを抑制する目的で、蛍光ランプ2の直上と隣り合うランプ間の中央付近との発光面輝度差を縮小するための手段を採用している。【００１４】
第１の手段は、複数の蛍光ランプ2の配置方法である。複数の蛍光ランプ2は、ランプの直径R(mm)と隣り合うランプとのピッチをP(mm)との関係が、P≧3.5Rを満たすように配置されている。また、バックフレーム1bの底部1b1(反射面)と蛍光ランプ2との距離をL1(mm)との関係が、L1≧0.2Rである。このような配置方法により、直径Rが6.0mm以上であるような径大のランプを用いても、光がランプに入射することによるロスを少なくすることができ、バックライトの輝度効率を高くすることができる。【００１５】
第２の手段は、蛍光ランプ2のランプ軸に沿ってドット印刷を施した拡散板3の採用である。この拡散板3はドットの大きさをランプ間中央に向かうにつれて徐々に小さくなるように形成し、ランプ直上からランプ間にかけて出光量を調節することにより、輝度ムラをさらに抑制することができる。【００１６】
なお、拡散板3の上にさらに光学シートを配設してもよい。光学シートとしては、拡散シート、プリズムシート、偏光シートなどを目的に合わせて一枚、又は複数枚使用することができる。【００１７】
以下に本発明の実施例にかかるバックライトの具体的な仕様を示す。【００１８】
(実施例1)
バックライト;  サイズ=32インチ(約760mm×約440mm)、有効発光エリア=700mm×400mm、内部厚みD=20.0mm
蛍光ランプ2;    熱陰極蛍光ランプ、内径=6.9mm、直径R=8.0mm、ランプ電流=70mA、使用本数=8本、ランプピッチP=50.0mm、蛍光ランプ2とバックフレーム1bの底部1b1との距離L1=2.0mm、拡散板3との距離L2=10.0mm、側部1b2との距離L3=20.0mm。
拡散板3;        透過率=60%、蛍光ランプ2の直上に位置する部分にドット印刷、
光学シート;  拡散シート【００１９】
図4は、直径Rの異なる蛍光ランプについて、ランプ電力を変化させたときの相対ランプ効率の変化を示すグラフである。ここで、直径R=3.0mmは冷陰極蛍光ランプ、直径R=6.0〜15.5mmは熱陰極蛍光ランプである。また、相対ランプ効率とは、直径R=3.0mmの冷陰極蛍光ランプ単体を6.0Wで点灯したときのランプ効率(lm/W)を基準としたものである。【００２０】
このグラフからわかるように、相対ランプ効率はランプの直径R=6.0mm、8.0mmではあまり変わらないが、それよりも大きな直径になると相対ランプ効率が高くなる傾向がある。R=10.0mmでは約20%、R=15.5mmでは約30%も向上する。また、ランプの直径Rが大きくなると、投入可能な電力も大きくなる。すなわち、一本あたりのランプから得られる光量が大きくなり、直径R=3.0mmのランプと比較して、R=6.0mmのランプでは約2倍、R=8.0mmでは約2.5倍、R=10.0mmでは約3.0倍、R=15.5mmでは約4.0倍の光量を得ることができる。そのため、直径Rの大きなランプを用いれば、理論上、ランプ本数を削減しつつ、輝度なバックライトを実現することができる。【００２１】
しかし、発明者の試験の結果、直径Rが大きな蛍光ランプ2を使用したときに、バックライトの輝度効率が著しく低い場合があることがわかった。その原因は以下のように考察される。【００２２】
蛍光ランプ2から放出された光は、図5に示したような、底部1b1(反射面)で反射する光Xと、拡散板3で反射する光Y、それらで反射しない光Zとの3種類に大別できる。さらに、光Xは、底部1b1で反射後、拡散板3を透過する光X1、蛍光ランプ2自身に入射する光X2、他の蛍光ランプ2に入射する光X3に分けることができる。また、光Yは、拡散板3で反射した後、拡散板3を透過する光Y1、蛍光ランプ2自身に入射する光Y2、他の蛍光ランプ2に入射する光Y3に分けることができる。さらに、光Zは直接拡散板3に到達し透過する光Z1、直接他の蛍光ランプ2に入射する光Z2に分けることができる。【００２３】
光X〜Zのうち、光X1、Y1、Z1、はバックライトの光として利用される。一方、蛍光ランプ2自身又は他の蛍光ランプ2に入射する光X2、X3、Y2、Y3、Z2はロスとなる。したがって、これらの光は極力少なくする方がよい。光X2、X3、Y2、Y3、Z2は、蛍光ランプ2自身又は他の蛍光ランプ2に入射する光であるので、ランプの直径Rに最も影響される。すなわち、冷陰極蛍光ランプではランプに光が入射する確率が低いために光X2、X3、Y2、Y3、Z2は少ないが、熱陰極蛍光ランプでは光X2、X3、Y2、Y3、Z2は多くなる。発明者の試験の結果、蛍光ランプ2の直径Rが6.0mm以上であると、光X2、X3、Y2、Y3、Z2が多くなり、効率を低下させる原因となることがわかった。【００２４】
このような径大の蛍光ランプ2を用いて光X2、X3、Y2、Y3、Z2を少なくするには、ランプピッチP、蛍光ランプ2と底部1b1との距離L1、蛍光ランプ2と拡散板3との距離L2が重要である。ランプピッチPは光X3、Y3及びZ2、距離Llは光X2、距離L2は光Y2の発生に大きく関わるためである。そこで、蛍光ランプ2の直径RごとにランプピッチP等を変化させる試験を行った。【００２５】
図6は、直径Rの異なる蛍光ランプについて、ランプピッチPを変化させたときの相対板面輝度効率の変化を示すグラフである。この試験では、32インチバックライトのフレームの内寸である400mmをランプピッチPで除して得た数値に等しい本数のランプを配置して行った。すなわち、ランプピッチPを40mmに選定したときは10本、50mmに選定したときは8本、80mmに選定したときは5本のランプを配置して試験を行った。ここで、相対板面輝度効率とは、直径R=3.0mmの冷陰極蛍光ランプをランプピッチP=20mm、ランプ本数20本を配置した32インチバックライトにおいて、各ランプを6.0Wで点灯したときに得られる板面輝度効率(cd/W)を基準としたものである。【００２６】
このグラフからわかるように、全てのランプにおいて、ランプピッチPを大きくするほど相対板面輝度効率が向上する。しかし、直径Rが6.0mmよりも大きいランプでは、ランプピッチPによっては相対板面輝度効率が100%よりも低くなってしまうこともあることがわかる。相対板面輝度効率が100%よりも低いということは、輝度効率が低い状態で使用していることを意味する。したがって、輝度の高いバックライトを実現するために、少なくとも相対板面輝度効率が100%を超える条件で使用する必要がある。そのためには図6より、直径R=6.0mmの場合はランプピッチPを約23.0mm以上、R=8.0mmの場合は約28.0mm以上、R=10.0mmの場合は約37.0mm以上、R=15.5mmの場合は約55.0mm以上にする必要がある。これはP≧3.5Rを満たすようにランプを配置すればよい。なお、P≧4.5Rを満たすようにランプを配置するとさらに輝度効率が上がるため望ましい。ただし、直径Rに対してランプピッチPを大きくしすぎるとバックライトの輝度が低下するとともに、輝度ムラが大きくなってしまうので、P≦13.0Rを上限とするのが望ましい。【００２７】
また、蛍光ランプ2と底部1b1との距離L1は、L1≧0.2Rが望ましく、L1≧0.4Rを満たすように設計するのがさらに望ましい。これにより、反射光がランプに入光する割合が少なくなるので、さらに輝度効率を向上させることができる。ただし、その関係式において左辺の距離L1の方が大きくなりすぎると、内部厚みDが大きくなり、バックライトの厚みが増す等の弊害が生じるため、L1≦1.0Rの範囲内で設計するのが望ましい。【００２８】
(実施例2)
この実施例においては、実施例1と基本的に同じ構成であるが、通常の拡散板を用いるとともに、蛍光ランプ2と拡散板3との距離L2を、L2≧0.45P-0.5Rを満たすように設計している。具体的には、ランプ直径R=8.0mm、ランプピッチP=50mmであるのに対し、距離L2は19.0mm(内部厚みD=29.0mm)である。驚いたことにこの設計によれば、ドット印刷等の特殊な加工が施された拡散板を用いなくても、実施例1と同様に、輝度ムラを抑制することができることがわかった。【００２９】
なお、上記数式はランプ直径R=8.0mmの場合に限らず、他の直径Rの場合においても成立する。図7は、直径Rが6.0mm〜15.5mmのランプにおいて、輝度ムラが抑制されたときのランプピッチPと拡散板との距離L2の関係を示すグラフである。ここで、「輝度ムラが抑制された」とは目視で輝度ムラを確認できなくなった状態を意味しており、具体的にはランプ直上とランプ間の輝度差が40cd/mm2以下になったときを示す。【００３０】
図7からわかるように、直径Rが6.0mm、10.0mm、15.5mmの場合でも、L2=0.45P-0.5Rを満たせば、ランプ直上とランプ間の輝度差が40cd/mm2になることがわかる。したがって、直径Rが6.0mm以上の場合においても、L2≧0.45P-0.5Rを満たすように設計することにより、輝度ムラを抑制することができる。なお、L2≧0.50P-0.5Rであると輝度差が30cd/mm2以下になるので望ましい。ただし、距離L1の場合と同じように、左辺の距離L2が大きくなりすぎると、バックライトの内部厚みDが大きくなる等の弊害が生じるため、L2≦1.0P-0.5Rを満たすように設計するのが望ましい。【００３１】
なお、本実施例において、拡散板3上にさらにプリズムシートを配置してもよい。この場合には、L2≧0.35P-0.5Rを満たせば実施例2と同等の輝度ムラ抑制効果が得られる。このため、薄型化も同時に実現することができる。【００３２】
したがって、第1の実施例では、直径Rが6.0mm以上である蛍光ランプ2をバックフレーム1b内部に複数配置した直下型バックライトにおいて、隣り合うランプのピッチP(mm)を、P≧3,5Rの関係を満たすように蛍光ランプ2を配置したことにより、発光面における輝度効率が高い直下型バックライトを実現することができる。その際、バックフレーム1bの底部1b1と蛍光ランプ2との距離をL1(mm)としたとき、L1≧0.2Rの関係を満たすように構成するとさらに効果的である。【００３３】
また、蛍光ランプ2に沿うようにドット印刷が施された拡散板3と組み合わせることにより、上記の構成によって生じやすい明暗の縞を解消することができ、輝度ムラの少ない直下型バックライトを実現することができる。一方、蛍光ランプ2や拡散板3に特別な加工を施さなくても、蛍光ランプ2と拡散板3との距離をL2(mm)としたとき、L2≧0.45P-0.5Rの関係を満たすように設計することにより、明暗の縞を抑制することができ、輝度ムラの少なく、かつ安価な直下型バックライトを実現することができる。なお、本発明の実施例は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。【００３４】
蛍光ランプ2としては、直径Rが6.0mm以上の冷陰極蛍光ランプや外面電極蛍光ランプなどであってもよい。また、その形状は直線状に限らず、U字型、コの字型、W字型等の屈曲した光源を用いることができる。ただし、屈曲型の蛍光ランプ場合のランプピッチPは、同一の屈曲型ランプの隣り合う直線状の管部間についても適用されるものとする。【００３５】
発光面の輝度差を縮小するための加工部としては、ランプの直上に出る光を遮光、反射又は減光させる膜や成形を、蛍光ランプ2又は/及び拡散板3に設けたようなものであってもよい。実施例2において、拡散板3上にさらにプリズムシートを配置してもよい。この場合には、L2≧0.35P-0.5Rを満たせば実施例2と同等の輝度ムラ抑制効果が得られる。このため、薄型化も同時に実現することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2008136307.tif 000011
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