(57)【要約】【課題】輝度均一性を向上させつつ、消費電力を増加させないようにした放電灯点灯装置を用いた表示装置およびバックライト付き液晶表示装置を提供する。【解決手段】表示パネルの背面側に配置した３本以上のランプと、前記各ランプを点灯させる放電灯点灯装置と、ランプの光を表示パネルの方向に向けて反射させる反射板とを備えた表示装置において、前記反射板の鉛直方向端部側に配置したランプに流れる電流を、鉛直方向中心部に配置したランプに流れる電流よりも大きく設定した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの背面側に配置した３本以上のランプと、
前記各ランプを点灯させる放電灯点灯装置と、
ランプの光を表示パネルの方向に向けて反射させる反射板とを備えた表示装置において、
前記反射板の鉛直方向における端部側に配置したランプに流れる電流を、鉛直方向における中心部に配置したランプに流れる電流よりも大きく設定したことを特徴とする、放電灯点灯装置を用いた表示装置。
【請求項２】
請求項１において、前記放電灯点灯装置または表示装置内に温度補償素子を具備し、前記温度補償素子により放電灯点灯装置の出力を調整可能としたことを特徴とする、放電灯点灯装置を用いた表示装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記各ランプ間の距離は前記表示装置の鉛直方向における中心部では広く、鉛直方向における端部側に向けて狭くなるように設定したことを特徴とする、放電灯点灯装置を用いた表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、少なくとも二種類の異なる光出力特性のランプを有し、前記反射板の鉛直方向における端部側に配置されるランプの方が前記反射板の鉛直方向における中心部に配置されるランプよりも高輝度のランプであることを特徴とする、放電灯点灯装置を用いた表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記放電灯点灯装置の高圧出力側に接続されたランプの一端における前記反射板とランプとの距離及び前記表示パネルとランプとの距離は、前記放電灯点灯装置の低圧出力側に接続されたランプの他端における前記反射板とランプとの距離及び前記表示パネルとランプとの距離よりも大きくしたことを特徴とする、放電灯点灯装置を用いた表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置を用いた表示装置の表示パネルが液晶パネルであることを特徴とするバックライト付き液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置を用いた表示装置およびバックライト付き液晶表示装置に関するものであり、例えば液晶テレビや液晶モニタのようなバックライト付き表示パネルあるいはバックライト付き看板等として用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置等の液晶パネル、特に大画面を形成する液晶テレビの開発や、装置全体の薄型化による省スペース化あるいは省電力化は市場の要求である。このような液晶表示装置は、通常、一対のガラス基板で液晶層を挟み込んだ液晶パネルの光入射側及び光出射側に偏光板を装着した構成を有している。すなわち、液晶パネルに入射した直線偏光の偏光状態を液晶層によって変調することにより、画像として表示している。
【０００３】
現在ではこの液晶表示装置の中で透過型の液晶表示装置が主流となっている。この透過型の液晶表示装置においては液晶パネルの背後側からの照明が必要であり、そのバックライト装置が不可欠な構成要素となっている。
【０００４】
また、液晶パネルの表示画面のサイズは特にパソコン用の表示画面として数量的に多く使用されている１２〜１５型が現在では主流である。このサイズの液晶パネルに対するバックライト装置としては現在いわゆるサイドエッジ型方式が多く使用されている。
【０００５】
このサイドエッジ型方式のバックライト装置を採用した液晶表示装置は図１２に概略的に示すような基本構成を有している。この液晶表示装置は、液晶パネルａの背面側に光源として直管型一対のランプｂ，ｂを液晶パネルａの両側部に対応する位置に配置し、これらの各ランプｂ，ｂ間にアクリル製の導光板ｃを配置する。この導光板ｃの液晶パネルａの対向面側には拡散板ｄを間に介して偏光反射フィルムｅが配置されている一方、各ランプｂ，ｂには反射フィルムｆが配置されている。そしてこれらのランプｂ，ｂ、導光板ｃ、拡散板ｄ、偏光反射フィルムｅ及び反射フィルムｆにてバックライト装置を構成している。
【０００６】
このバックライト装置は、ランプｂ，ｂからの光を直接または反射フィルムｆを介して導光板ｃに入射する。そしてこの導光板ｃに入射された光は、拡散板ｄにて均一な面光源に変換されるとともに偏光反射フィルムｅにて単一光に偏光される。この単一偏光された光は液晶パネルａに入射されて入力信号により変調され、これにより画像として液晶パネルａの表示画面上に表示される。
【０００７】
このようなサイドエッジ型方式のバックライト装置は先述したように１２〜１５型の表示画面には適している。しかしながら、２８型以上の液晶テレビ等の表示装置ではサイドエッジ型方式ではいくつかの課題がある。
【０００８】
通常、パソコン等のモニタ画面の輝度は、１２０〜２００ｃｄ／ｍ2 程度であるが、テレビ用として使用するには４００〜６００ｃｄ／ｍ2 の画面輝度が必要となる。ところが、サイドエッジ型方式では液晶パネルａが大きくなると、ランプｂ，ｂの本数を単純に増やすことが不可能であるため、１２〜１５型サイズ以上の液晶パネルａの画面周囲の大きさに対応させて明るくすることが困難であり、液晶画面輝度に限界がある。
【０００９】
そこで、大型液晶パネル用のバックライト装置としては直管またはＵ字管等の蛍光ランプによる直下型のバックライト方式が用いられ、画面サイズに応じて蛍光灯の使用本数を増やすことにより画面輝度を明るくすることを可能にしている。このような直下型バックライト方式において複数本の蛍光ランプを使用する場合に、面輝度の均一性が問題となっていた。
【００１０】
図１３は通常のバックライト装置における輝度分布を測定した図であり、画面の端部と中央部の輝度が異なっているのが分かる。鉛直方向の端部については、端部に行けば行くほど反射板からの光が少なくなることが考えられる。そこで、面輝度としての均一性を高める手段として、特開平６−２５８６３９号公報に開示されているような構成が提案されている。
【００１１】
特開平６−２５８６３９号公報記載のバックライト方式では、反射板と拡散板にて形成されたランプ空間に蛍光ランプを配置する。そして、この蛍光ランプの発光直管部の中心配列ピッチをランプ空間の厚みの１．２〜２．５倍の大きさに設定するとともに、反射板から蛍光ランプの発光直管部中心までのランプ空間高さをその厚みの１／２以下に設定する。これにより反射板や拡散板に特別な加工を施すことなく拡散板上の輝度均一化を図るというものである。
【００１２】
しかしながら、上記のような従来構造のバックライト装置では、表示面積の高輝度化と大面積化によりバックライト電力が増大する。ここで大型バックライトと一般的なノート型パソコンのバックライトを比較する。ノート型パソコンとして１４．１型サイズの表示画面を例にし、その画面輝度を１５０ｃｄ／ｍ2 とすると、大型液晶テレビの表示画面が４２型サイズで４５０ｃｄ／ｍ2 の画面輝度の場合、画面輝度比で約３倍、面積比で約９倍となり、単純にバックライトの消費電力を比較すると４２型サイズでは２７倍となる。そのため、１４．１型ノートパソコンのバックライトの消費電力を１０Ｗとすると、４２型液晶テレビでは２７０Ｗになり、バックライト電力が大幅に増加する。このようなバックライト装置の消費電力の増大はバックライト装置の温度上昇を招き、液晶パネルの信頼性を低下させる原因となる。また、ランプの周囲温度が上昇していき、ランプの最適温度を超えた場合、発光効率が低下し画面輝度が低下する場合もある。
【００１３】
これらの不具合を解消する従来技術として特開２００２−８２６２６号公報がある。この公報によるとバックライト装置は表示パネルの背面側に配置された複数の直管型蛍光ランプと反射板および表示パネルから構成され、各直管型蛍光ランプ間の距離を表示パネルの表示画面中央部で狭くし、表示画面端部に向けて広くなるように設定することにより画面中央部の輝度を向上させるというものである。これにより画面中央部の輝度を等間隔にランプを配置した場合と同等にした場合、消費電力を低減できるというものである。
【００１４】
しかしながら、当然、画面中央部の輝度と画面端部における輝度差は大きくなるため、画面中央部の輝度がランプを等間隔に配した場合と同じであれば、画面端部の輝度は低くなり、液晶テレビや表示パネルとして画面端部が暗くなり、画像として細部がわかりづらくなる。
【特許文献１】特開平６−２５８６３９号公報
【特許文献２】特開２００２−８２６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、以上のような点を解決すべく考案されたものであり、その目的とするところは、輝度均一性を向上させつつ、消費電力を増加させないようにした放電灯点灯装置を用いた表示装置およびバックライト付き液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、表示パネルの背面側に配置した３本以上のランプ１と、前記各ランプ１を点灯させる放電灯点灯装置と、ランプ１の光を表示パネルの方向に向けて反射させる反射板２とを備えた表示装置において、図３〜図６に示すように、前記反射板２の鉛直方向端部側に配置したランプに流れる電流を、鉛直方向中心部に配置したランプに流れる電流よりも大きく設定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、消費電力を増加させることなく、発光面の輝度分布を均一化した表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施例１）
現在ではバックライト装置の点灯装置として図２に示すような冷陰極ランプ用インバータ回路が多く使用されている。まず、この点灯装置の回路構成を図２を用いて説明する。インバータ回路ＨＢ１としては、ＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｑ１ａ，Ｑ２ａ、コンデンサＣ３ａ，Ｃ４ａでハーフブリッジ回路が構成されている。また、リーケージトランスＴ１ａ，Ｔ２ａの一次側がハーフブリッジ回路の出力として接続されている。リーケージトランスＴ１ａ，Ｔ２ａの二次側にはランプＬａ１，Ｌａ２が各々接続され、ランプＬａ１，Ｌａ２と各々直列にコンデンサＣ５ａ，Ｃ６ａが接続されている。インバータ回路ＨＢ２も同様の構成を有している。
【００１９】
また、ＩＣ１はインバータ回路ＨＢ１，ＨＢ２の制御ＩＣであり、ここではローム製ＢＤ９８８４ＦＶを用いている。ＩＣ１の基本動作としては、外部に接続されるスイッチング素子を数１０ｋＨｚの高周波で駆動して、所謂インバータ動作をさせるとともに、インバータ回路の負荷となるランプ電流をランプ電流検出手段（抵抗等）により検出し、設定された定電流になるように制御する。また、そのほかにもランプの接続不良等をランプ電圧検出手段（抵抗、コンデンサ等）により検出し、ランプの接続不良時にはインバータ動作を停止させるとともに、ＩＣ１は外部に接続不良、不点の場合にはＨｉｇｈ信号出力となるような、いわゆるＦａｉｌ信号を出力可能である。
【００２０】
本回路のハーフブリッジ回路ＨＢ１は、ＩＣ１によりスイッチング素子Ｑ１ａ，Ｑ２ａが数１０ｋＨｚの高周波で交互にオン／オフ動作を行うことにより、リーケージトランスＴ１ａ，Ｔ２ａの一次側に高周波の電流を流すことでリーケージトランスＴ１ａ，Ｔ２ａの二次側にトランスの巻数比に応じた電圧を発生させるとともにリーケージトランスＴ１ａ，Ｔ２ａとコンデンサＣ５ａ，Ｃ６ａは共振動作し、ランプＬａ１，Ｌａ２に略正弦波の高周波電流を流し、ランプを安定に点灯維持させる。
【００２１】
また、もう一つのハーフブリッジ回路ＨＢ２もハーフブリッジ回路ＨＢ１と同様な構成で同様な動作を行い、ランプＬａ３，Ｌａ４を点灯維持させている。
【００２２】
すなわち、図２の構成ではＩＣ１によりランプ４灯を点灯制御していることになる。ここで、例えば３２型液晶テレビのバックライト装置を例にとると、３２型のバックライト装置では通常冷陰極ランプが１６本で構成されているものがある。つまり、３２型のバックライト装置を構成するためには図２の回路構成の場合には４組必要である。
【００２３】
ランプ電流は１６灯すべて同じ値に設定するのが通常である。ここで画面輝度を測定すると、図１３のようになっていた。これを見ると、画面の中心部に対して上下の輝度が低いことが分かる。そこで、本実施例１では画面中央部の輝度と上下端部の輝度差を小さくするものである。
【００２４】
図１に本実施例１のバックライト装置を横から見た概略構成図を示す。ランプ１は反射板２に平行に水平方向に１６本縦方向に並べて配置されている。また、ランプ１の光射出方向には拡散板３及び光学シート４が配置されており、液晶パネル５に略平面の光を入射させる。
【００２５】
ここで、図３はバックライト装置におけるランプ電流の設定値と画面輝度の分布の概念図である。すなわち、輝度の高い画面中央部よりも画面上下端部に向けてランプ電流を大きくしている。画面上下端部に向けてランプ電流を大きくすることで、従来輝度が低くなりがちな画面上下端部の輝度を高くすることができる。
【００２６】
ここで、端部のランプ電流を大きくすると消費電力が増える。例えばランプ電流が均一な場合の１本あたりのランプ電力を６Ｗとすると、バックライト装置全体では６Ｗ×１６本＝９６Ｗである。端部のランプ電流を上げた場合のランプ電力を一番端部で７Ｗ、平均して約６．５Ｗとすると、このときの総ランプ電力は６．５Ｗ×１６本＝１０４Ｗになり、端部の輝度を高くした分、ランプの電力として８Ｗ多く消費することになる。そのためランプからの発熱や点灯装置からの発熱が増大する。これによりランプが収納される空間の周囲温度が上昇するため、ランプの発光効率の最適温度を超えることがある。その場合、ランプが収納される空間の中で画面中央部が温度が高くなりやすい。そのため画面中央部に配置したランプは最適温度になっておらず、輝度が低下する（図３の輝度分布の実線参照）。テレビにおいて画面中央部の輝度が他より低下すると視認性として暗く感じられる。
【００２７】
そこで、図４で示すように画面中央部に配置したランプに流れる電流を従来例の電流よりも小さくし、画面中央部に配置されたランプ自身の発熱を抑えることで周囲温度を下げ、発光効率が低下するのを防止する。例えば画面中央部のランプ電力を５．５Ｗとすると、平均して約６Ｗとなり、ランプ電流が均一な場合と同じである。
【００２８】
このように、画面端部ではランプに流れる電流を大きくして輝度を高くするとともに、温度が高くなりやすい画面中央部に対してはランプ電流を小さくして発熱を抑え、発光効率を低下させないようにすることでバックライト装置の消費電力が増加しないようにしながら平均輝度を従来と同様にしたまま画面の輝度の均一化を図ることができる（図４の輝度分布の実線参照）。
【００２９】
図４のようなランプ電流の設定とするには、図２に示した回路図にて、コンデンサＣ５ａ，Ｃ５ｂ，Ｃ６ａ，Ｃ６ｂのいわゆる共振コンデンサを各ランプ毎に変化させることにより各ランプに流れるランプ電流を調整することができる。
【００３０】
また、図２に示した回路が４灯用であることから、図１に示したバックライト装置において、図５のようにランプ電流の設定を４灯毎に設定することで、従来ランプ電流が均一な場合を６ｍＡとした場合、回路毎のランプ電流の設定を一つにして、例えばバックライト装置の上側４本は６．５ｍＡ、その下４本は５．５ｍＡ、さらに下の４本も５．５ｍＡ、下側４本は６．５ｍＡという設定をしても同様の効果が得られる。
【００３１】
この実施例では、インバータとしてハーフブリッジ方式を例に説明したが、ランプに高周波電流を流すことができる回路であればよく、例えばフルブリッジ方式でもよい。
【００３２】
（実施例２）
図６に実施例２の概念図を示す。図６は実施例１のランプ電流設定の概念図に対してバックライト装置における鉛直方向下側のランプ電流の設定を鉛直方向上側よりも更に上げたものである。
【００３３】
通常バックライト装置は縦向きに設置されるため、バックライト装置の内部温度は上方が高く、下側が低くなる。したがって、当然、ランプ周囲温度は下側の方が低いため、輝度が出にくくなる傾向にある。本実施例では下側の輝度を上げるためにランプ電流を更に高く設定したものである。
【００３４】
図７に本実施例の回路図を示す。図７の回路では、図２の回路におけるＲ７ｂを抵抗Ｒ１５，Ｒ１６とサーミスタＴＨ１で構成されるインピーダンスＺで置き換えたものである。サーミスタＴＨ１は周囲温度により抵抗値が変化するため、本回路をバックライト装置の下側に設置することでインピーダンスＺがＲ７ａより小さくなるように設定する。そのためＩＣ１はインピーダンスＺで検出された電圧がＲ７ａで検出された電圧と同じ値になるようにスイッチング素子を制御するため、ランプＬａ３及びＬａ４に流れる電流が大きくなり、ランプＬａ３，Ｌａ４の輝度が高くなる。
【００３５】
この構成により、サーミスタ等の温度補償素子を使用することで、より輝度の均一化を図ることが可能となる。また、バックライト装置の下側に温度センサーを備えることで下側のランプ電流を大きくする構成としてもよい。
【００３６】
（実施例３）
本実施例の基本構造図を図８に示す。図８の構造では、図１のランプ配置を等間隔ではなく中央部から上下端に向けて徐々に狭くしたものである。例えばＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７の順に３８ｍｍ，３７ｍｍ，３６ｍｍ，３５ｍｍ，３４ｍｍ，３３ｍｍ，３２ｍｍのように配置する。これにより上下端部ではランプ間隔が狭くなるために輝度が高くなる。そのため画面として輝度の均一化を図ることができる。
【００３７】
なお、ここではＰ１＞Ｐ２＞…＞Ｐ６＞Ｐ７としたが、画面上下端部の輝度に着目した場合には、例えばＰ１＝Ｐ２＝…＝Ｐ５＞Ｐ６＝Ｐ７のように端部を中央部よりも狭くする構成でも良い。
【００３８】
また、実施例３においても実施例１及び実施例２を組み合わせることでより輝度の均一化を図ることができる。
【００３９】
（実施例４）
本実施例の基本構造図を図９に示す。図９は図１のランプ１の代わりとして異なる種類のランプ１ａ，１ｂにしたものである。ここでランプ１ａとランプ１ｂは輝度や光束といった光出力特性が異なるランプである。一般的にランプ径が細くなると輝度が高くなり、ランプ径が大きいと光束が大きいと言われる。
【００４０】
すなわち、図９では、バックライト装置の画面中央部にはランプ径の大きいランプを配置し、上下端部にはランプ径の細いランプを配置したものである。こうすることにより同じランプ径であれば図１３のように画面上下で輝度が低下するのに対して、上下端部の輝度を高くすることができる。そのため画面の輝度均一化が図られる。また、光束に対しても中央部に光束の大きいランプを配置することで全てのランプを輝度の高いランプにしたときよりも補償することができる。
【００４１】
また、ランプを点灯するインバータに対しては、ランプ径が異なればランプの電気特性（ランプ電圧、ランプ電流）も異なることが考えられる。そのため、図２及び図７に示した回路をランプの数量に合わせてバックライト装置の背面側等に設置することで、ランプ毎あるいは４灯毎に制御することが好ましい。
【００４２】
（実施例５）
バックライト装置のランプとしては、ランプ電圧が数１００〜数ｋＶ（ランプ長によって異なる）の高電圧で且つランプ電流が数ｍＡのものが使用されることが多い。図１０にランプの設置状態とランプ１の高圧側、低圧側における明るさの違いを説明する模式図を示す。ここでは筐体６とランプ１との間の寄生容量Ｃｓが存在する。点灯装置７によりランプ１を点灯させたとき、この寄生容量Ｃｓに流れる電流がランプからの漏れ電流となる。漏れ電流はランプ１と筐体６の間の電位差に比例し、ランプ１の高圧側１２になるほどランプは明るく、低圧側になれば漏れ電流の影響により暗くなる。そのため、図１３で示したように高圧側である左側では輝度が高く、低圧側である右側では輝度が低くなる。
【００４３】
実施例５ではこのランプ１と筐体６間の漏れ電流に着目し、高圧側と低圧側の輝度差を減少させるものである。図１１に実施例５の基本構造図を示す。図１１はバックライト装置を上方から見た図である。
【００４４】
図１１の構造によれば、ランプ１による高圧側と筐体６の距離Ｈ１と低圧側と筐体６の距離Ｈ２は等しくなく、また、同じくランプ１による高圧側と拡散板３の距離Ｈ３と低圧側と拡散板３の距離Ｈ４も等しくない。つまり、Ｈ１＞Ｈ２となるように筐体６の形状を構成するとともに、ランプ１の配置もＨ３＞Ｈ４となるようにしている。この構成によりランプ１の高圧側の輝度と低圧側の輝度差を小さくすることができ、画面として輝度均一性を図ることができる。
【００４５】
なお、実施例５と実施例１〜４を組み合せることで、消費電力を増加させずに画面上下及び左右の輝度均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１の側断面図である。
【図２】本発明の実施例１の回路図である。
【図３】本発明の実施例１のランプ電流と輝度分布を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例１の改善例のランプ電流と輝度分布を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例１の一変形例のランプ電流と輝度分布を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例２のランプ電流と輝度分布を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例２の回路図である。
【図８】本発明の実施例３の側断面図である。
【図９】本発明の実施例４の側断面図である。
【図１０】本発明の実施例５の原理説明図である。
【図１１】本発明の実施例５の上から見た断面図である。
【図１２】従来のサイドエッジ型方式のバックライト装置を採用した液晶表示装置の概略構成図である。
【図１３】従来例の輝度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    ランプ
２    反射板
３    拡散板
４    光学シート
５    液晶パネル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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