(57)【要約】【課題】  起動時の特性低下が少ない高輝度対応型バックライト装置を提供する。【解決手段】  バックライト用蛍光管において、蛍光管の一部を開口部として残して周囲を囲むように反射材でコーティングし、さらに反射材の外側に黒色系コーティングを行う。蛍光管からの発光量の一部が蛍光管の黒色系コーティング部分に投射するため、蛍光管が温められる。蛍光管が温められることにより、熱平衡に到達するまでの時間が短縮される。【選択図面】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源として蛍光管を用いるバックライト装置において、蛍光管の一部を開口部として残し、開口部以外の周囲を囲むように反射材でコーティングし、さらに反射材の周囲を黒色系にコーティングすることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
蛍光管の反射材コーティングで紫外線を反射させることを特徴とする請求項１のバックライト装置。
【請求項３】
前記蛍光管の黒色系コーティング部に光を投射するように他の蛍光管を配置し、投射光によって蛍光管を温めることを特徴とする請求項１又は請求項２のバックライト装置。
【請求項４】
蛍光管の温度計測を行い、温度による蛍光管のオンオフ制御、又は、温度によるファンのオンオフ制御によって、蛍光管の上限温度管理を行うことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置の照明に用いるバックライト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、パソコン、ワープロ、カーナビ、液晶テレビなどに用いられている。液晶は自己発光機能がないため、バックライトを用いることで暗いところでも見えるようにしている。バックライトとして多く使用されているものとして、蛍光管(冷陰極蛍光管)があり、蛍光管を採用している理由としては、光量、寿命、コスト、消費電力などが考えられる。
【０００３】
蛍光管の幾何形状は円筒型であり、360°すべての方向に発光している。液晶ディスプレイのバックライトでは、光を効率よく利用するために反射層を有する改良が行われているものがある。
【０００４】
液晶ディスプレイの普及に伴い、使用温度など環境への適応要求も厳しくなってきている。例えば、低温環境で輝度が低下してしまうという不具合や低温起動から特性が安定するまでの時間が長くなるといった問題が起こっている。特許文献１のバックライト装置では、低温動作特性の改善方法として、ヒーターを内蔵させる方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１-３９９１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のバックライト装置では、反射層を有することにより輝度アップの改善を行っているものやヒーターを有することにより低温時の立ち上がり特性を改善しているものがある。表示画面の大型化や高輝度化が進むにつれて、蛍光管の本数が増加する傾向がある。ヒーターを採用した場合、蛍光管の本数が増すことによりヒーターの電力も増加する傾向にある。また、蛍光管と反射層の配置によって光の投射効率が大きく変わるため、最適な配置により輝度アップを図ろうとしても、省スペース化の流れによってバックライト装置部に形状的制約が課せられることから期待通りの輝度アップが得られないことがある。
【０００７】
本発明者は、蛍光管自体に反射材と熱吸収材の役割を持たせることで、複数の蛍光管を有する高輝度型バックライト装置が省スペース化に対応でき、尚且つ、バックライト装置の低温時の特性を改善する方法を見出すことにより、本発明に想達した。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、複数の蛍光管を用いるバックライト装置において、低温での特性低下を抑えたバックライト装置を提供することにある。さらに、消費電力及び小型化においての最適化も行う。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかるバックライト用蛍光管において、蛍光管の一部を開口部として残し、開口部以外の周囲を囲むように反射材でコーティングし、さらに反射材の周囲を黒色系にコーティングしていることを特徴としている。
【００１０】
本発明では、開口部から光が投射されるという指向性を有することを特徴とし、効率良く導光板に光を投射することを可能とした。
また、蛍光管の反射材の外側を黒色系にコーティングすることにより熱吸収を良くし、低温時の立ち上がり特性改善も行っている。
【００１１】
なお、本発明のバックライト装置において、導光板に近い位置にある蛍光管では、その発光量の殆どが直接導光板に向けて投射される。また、導光板から遠い位置にある蛍光管では、その発光量の一部が直接導光板に向けて投射され、一部が間接的に導光板に投射され、一部が他の蛍光管を温める。
【００１２】
反射材で反射させる対象は、可視光と紫外線のどちらかである。反射材に到達前に蛍光材を通れば可視光が反射材で反射される。反射材コーティング部の蛍光材をなしにすれば紫外線が直接反射材にぶつかり反射することになる。
【００１３】
紫外線を反射させた場合の損失と比べて、可視光を反射させた場合の損失は大きくなることが多い。これは、可視光が蛍光材を通ることによる損失が大きいことにより起こる。よって、輝度アップを重視した場合は、紫外線を反射させるとよいと言える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来よりも安価で消費電力を抑えた高輝度対応のバックライト装置を実現することができる。また、本発明によるバックライト装置は、低温時の立ち上がり特性劣化を抑制することができる。
【００１５】
さらに、本発明を用いると、従来のバックライト装置の蛍光管を本発明のバックライト装置の蛍光管に交換することのみでも、低温時の立ち上がり特性劣化を抑制する効果が期待できる。これにより、既存品の対策や従来品の設計変更などを行うことを容易にする効果が得られる。
【００１６】
本発明を用いた液晶ディスプレイは、ヒーターなしで低温時の立ち上がり特性劣化を抑制していることから、省電力及びコスト削減の効果が得られる。コスト削減の効果は、装置全体を小型化することや蛍光管を標準化することからも得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
バックライト装置に用いる蛍光管において、蛍光管を断面で見たときの半分の領域を開口部とし、残り半分の領域において内面が反射材、外面が熱吸収材となるようにコーティングを施しておく。この蛍光管を開口部が導光板側になるように取り付ける。
【００１８】
紫外線が反射材で反射されるように、反射材と熱吸収材がコーティングされている部分に蛍光材は使わない。
【００１９】
前記のバックライト装置における蛍光管は、何本かを導光板付近にバランスよく配置した後、残りをさらにその隙から導光板に向かって光を投射できるように配置する。
【００２０】
本発明では、低温対策として蛍光管に熱吸収材をコーティングしたことにより、高温動作時に不具合が起こる可能性がある。自然対流による熱交換が良くなるように熱設計しておくことである程度回避できる。また、温度計測を行い、温度による蛍光管のオンオフ制御を行ったり、或は、温度計測とファン追加を行い、温度によるファンのオンオフ制御を行うことにより対策することが可能である。蛍光管のオンオフ制御は、全ての蛍光管で行ってもよいが、導光板から遠い位置にある蛍光管のみで行ってもよい。
【実施例】
【００２１】
以下、発明の実施例を図に基づいて説明する。本発明の実施例として、図１は紫外線を反射させる蛍光管の構造を示し、図２は可視光を反射させる蛍光管の構造を示している。
【００２２】
図１の実施例では、蛍光管の約半周の内面が鏡になるように、蛍光材ではなく反射材をコーティングする。これにより鏡で反射した紫外線と、直接投射される紫外線の両方が開口部側から蛍光材を通り可視光として投射される。
さらに、反射材がコーティングされている部分の外面を熱吸収がよくなるように黒色系コーティングを施しておく。
【００２３】
黒色系コーティングは、熱吸収をよくすることが目的であり、色を黒だけに限定するものではない。黒以外の色が混ざっていたり、黒色がまばらであっても、黒色コーティング時と同様の効果が得られるからである。場合によっては、温度が上り過ぎないように黒色コーティングから熱吸収レベルを落とす工夫を行ってもよい。
【００２４】
図２の実施例では、反射材と黒色系コーディングがある部分でも蛍光材があり、可視光を反射させている。可視光を反射させると、反射時の損失が紫外線を反射させる場合よりも大きくなってしまう傾向がある。一方、図１のように紫外線で反射させるときには、蛍光材が開口部のみとなり、蛍光材面積が狭いことによって蛍光材寿命を短縮させてしまう傾向がある。このように、反射させる対象としては、紫外線と可視光の２通りが考えられる。どちらも同様の効果が得られるが、性能に差異が生じる。
【００２５】
紫外線の反射は、反射材と熱吸収材の黒色系コーティング部分の蛍光材を無くすことで可能となる。可視光の反射は、反射材と熱吸収材をコーティングする部分の内側に蛍光材があり、紫外線が蛍光材を通って反射材に到達するようにすることで可能になる。
【００２６】
反射対象は設計仕様及び性能要求により選択すべきであるが、蛍光材の寿命が問題ない場合であれば、紫外線を反射させる方法で高輝度の効果をより大きくするとよい。
【００２７】
可視光を反射させるタイプの蛍光管は、一般の蛍光管の外側半周に反射材と熱吸収材をコーティングした状態であることから、製造し易いと言える。高輝度を最優先するのではなく、製造し易さから得られるローコストのメリットを生かすという選択も考えられる。
【００２８】
一般的なサイドライト型バックライトにおいては、ある程度指向性が求められるために開口部を半分程度にするとよい。指向性要求が弱い場合においては、開口部を広くする改良を行うことで最適化を行ってもよい。逆に開口部を狭くし、強い指向性と高輝度の効果を狙った最適化を行ってもよい。
蛍光管に指向性を持たせることにより、多灯式でサイドライト型のような蛍光管の設置スペースが狭くなる場合でも、高輝度が得られるような設置方法が得られる。
【００２９】
図３は、３灯式サイドライト型バックライト装置の実施例を示している。ＣＣＦＬ１とＣＣＦＬ２は、導光板の近くに配置され、導光板に向かって直接投射される（図３のａ１、ａ２）。
【００３０】
ＣＣＦＬ３は、導光板からの距離がＣＣＦＬ１とＣＣＦＬ２よりも遠い位置に配置される。ＣＣＦＬ３からの光は、直接導光板に投射される成分ａ３、ＣＣＦＬ１に向かって投射される成分ｂ３１、ＣＣＦＬ２に向かって投射される成分ｂ３２などを有する。さらに、反射板に向かって投射された後に導光板に向かう成分、反射板に向かって投射された後にＣＣＦＬ１に向かう成分、反射板に向かって投射された後にＣＣＦＬ２に向かう成分なども存在する。
【００３１】
ｂ３１とｂ３２は、主にそれぞれＣＣＦＬ１、ＣＣＦＬ２を温めるために使用される。温めることにより、低温時の立ち上がりにおける温度上昇を早くし、熱平衡までの時間を短くすることで立ち上がり時に輝度が不安定となる時間を短縮することができる。
【００３２】
図３の実施例では、ＣＣＦＬ３の熱吸収材に投射される光量は比較的大きくない。このように蛍光管の配置により熱吸収材の効果が大きくない場合は、ＣＣＦＬ３を反射材、熱吸収材がない一般品を用いてもよい。ただし、バックライトに反射板がないなど指向性を必要とする場合には、輝度が落ちる可能性がある。
【００３３】
蛍光管は、一般的に低温環境における動作が不安定であり、また、低温動作では寿命特性が悪くなる傾向がある。本発明により立ち上がりを早くし、また、動作温度を高くすることで改善効果が得られる。
【００３４】
低温動作を改善することにより、高温環境での動作において蛍光管が従来よりも高温になってしまい不具合が発生する可能性があるが、熱設計により温度が上がりすぎないようにバランスを取ることでその多くは回避できる。
【００３５】
自然対流による熱設計で十分に温度が下がらない場合は、ファンによる強制対流を用いる方法がある。ファンは、温度計測を行い必要なときのみ動作させるとよい。
【００３６】
ファンを用いるのではなく、蛍光管を制御することでも温度が上がり過ぎることを防ぐことができる。温度計測を行い、温度が上昇し過ぎる前にＣＣＦＬ３を消灯し、温度が下がったらまた点灯するという制御を行うとよい。また、単純な点灯・消灯の制御のみではなく、管電流制御又はＰＷＭ（パルス幅変調）調光制御を行っても効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のバックライト装置は、液晶ディスプレイに利用することで、高輝度にでき、尚且つ、設置場所の省スペース化を図ることができる。
【００３８】
本発明の液晶ディスプレイ用バックライト装置は、近年デザインの主流となりつつある狭額縁に組み込み可能なサイズにまで小型化し、尚且つ、高輝度を実現する際に適している。
【００３９】
本発明は、パソコン用の液晶ディスプレイをはじめ、液晶テレビ、ワープロ、カーナビなど用途を問わず多くの液晶表示装置に有効であり、特にサイドライト型バックライトに利用すると効果的である。サイドライト型の場合は、蛍光管に指向性を持たせると有利であり、高輝度と省スペースの両立が難しいためである。サイドライト型以外のバックライトにおいても、蛍光管に指向性があると有利であり、省スペース化が求められていれば同様の効果が得られると考えられる。
【００４０】
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明した。本発明はこの実施例に限定するものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】紫外線を反射する蛍光管の構造である。
【図２】可視光を反射する蛍光管の構造である。
【図３】サイドライト型バックライトである。
【符号の説明】
【００４２】
ＣＣＦＬ１ ： 冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：cold-cathode fluorescent lamps）
ＣＣＦＬ２ ： 冷陰極蛍光管
ＣＣＦＬ３ ： 冷陰極蛍光管
ａ１ ： ＣＣＦＬ１からの可視光成分
ａ２ ： ＣＣＦＬ２からの可視光成分
ａ３ ： ＣＣＦＬ３から導光板に向かう可視光成分
ｂ３１ ： ＣＣＦＬ３からＣＣＦＬ１に向かう可視光成分
ｂ３２ ： ＣＣＦＬ３からＣＣＦＬ２に向かう可視光成分
【図１】
2006127868.tif 000003
【図２】
2006127868.tif 000004
【図３】
2006127868.tif 000005