(57)【要約】【課題】製造コストを抑制できる熱陰極蛍光ランプを用いつつも筐体内での配置関係を工夫することによって、液晶パネルにおける表示画像の劣化の問題を解決できるバックライト装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供する。【解決手段】開口部を有する筐体３内に複数の熱陰極蛍光ランプ１が収納され、前記開口部を塞ぐように配された拡散体４を介して前記熱陰極蛍光ランプ１の光が取出されるバックライト装置１０であって、前記熱陰極蛍光ランプ１は、直管部を有し、管軸方向を並行にして配されており、前記直管部の内径に対する前記直管部の中心軸間距離の比が７．５以下であり、かつ、前記内径に対する前記直管部と前記拡散体との距離の比が０．４以上２．０以下である構成とする。【選択図】図１
2007273372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する筐体内に複数の熱陰極蛍光ランプが収納され、前記開口部を塞ぐように配された拡散体を介して前記熱陰極蛍光ランプの光が取出されるバックライト装置であって、
前記熱陰極蛍光ランプは、直管部を有し、管軸方向を並行にして配されており、
前記直管部の内径に対する隣接する前記直管部の中心軸間距離の比が７．５以下であり、かつ、前記内径に対する前記直管部と前記拡散体との距離の比が０．４以上２．０以下である
ことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
開口部を有する筐体内に複数の熱陰極蛍光ランプが収納され、前記開口部を塞ぐように配された拡散体を介して前記熱陰極蛍光ランプの光が取出されるバックライト装置であって、
前記熱陰極蛍光ランプは、直管部を有し、管軸方向を並行にして配されており、
前記直管部において、その並行方向に沿った内径を第1内径とし、前記筐体の厚み方向に沿った内径を第２内径とするとき、
前記第1内径に対する前記直管部の中心軸間距離の比が７．５以下であり、かつ、前記第２内径に対する前記直管部と前記拡散体との距離の比が０．４以上２．０以下である
ことを特徴とするバックライト装置。
【請求項３】
前記熱陰極蛍光ランプは、略楕円もしくは略長円の断面形状を有し、前記第１内径が前記第２内径よりも大きい
ことを特徴とする請求項２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のバックライト装置が、液晶パネルの表示画面側と反対面側に配されてなる
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等に用いるバックライト装置、特にその光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビなどの表示装置では、省電力化とともに薄型化の要求が高く、その要求を満たす表示装置として液晶表示装置が知られている。
液晶表示装置は、液晶パネルとバックライト装置とを主な構成要素とする。バックライト装置には、光源として主に冷陰極蛍光ランプが用いられており（例えば特許文献１）、当ランプの配設本数の増加等により、バックライト装置からの発光輝度を向上させて、液晶表示装置における画像表示の輝度向上が図られている。
【０００３】
液晶表示装置は大画面化の要求も高く、これに伴ってバックライト装置の大型化も必要となる。この場合、冷陰極蛍光ランプは駆動電圧が大きいために、バックライト装置の大型化を実現するには、その大型化に対応し得る絶縁手段の確保が必要となる。しかし、これは技術及び製造コストの観点で問題がある。
上記の技術及び製造コストの問題の解消方法として、冷陰極蛍光ランプの代わりに熱陰極蛍光ランプの利用を想定し得る。熱陰極蛍光ランプを用いると、冷陰極蛍光ランプの利用形態と比較して駆動電圧の低減が大きく、絶縁手段の設定も簡易となるため、大いに有用と考えられるからである。
【特許文献１】特開平７−６４０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、熱陰極蛍光ランプ、特に直管型の熱陰極蛍光ランプを利用すると、ランプの長手方向に沿って発光の明暗に差異が生じ、それが移動する現象、所謂、移動縞が生じた場合に、熱陰極蛍光ランプの管径が冷陰極蛍光ランプの管径よりも大きいこと等が要因となって、冷陰極蛍光ランプを用いた形態では許容された液晶パネル上での輝度ムラが、熱陰極蛍光ランプの利用形態では許容し得る程度には収まらず、顕著になる問題が生じてしまう。
【０００５】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、製造コストを抑制できる熱陰極蛍光ランプを用いつつも筐体内での配置関係を工夫することによって、液晶パネルにおける表示画像の劣化の問題を解決できるバックライト装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るバックライト装置を以下の構成とした。
開口部を有する筐体内に複数の熱陰極蛍光ランプが収納され、前記開口部を塞ぐように配された拡散体を介して前記熱陰極蛍光ランプの光が取出されるバックライト装置であって、前記熱陰極蛍光ランプは、直管部を有し、管軸方向を並行にして配されており、前記直管部の内径に対する隣接する前記直管部の中心軸間距離の比が７．５以下であり、かつ、前記内径に対する前記直管部と前記拡散体との距離の比が０．４以上２．０以下である構成とする。
【０００７】
また、上記バックライト装置に関して、前記直管部において断面が略楕円もしくは略長円形状を有し、その並行方向に沿った内径を第1内径とし、前記筐体の厚み方向に沿った内径を第２内径とするとき、前記第１内径が前記第２内径よりも大きな構成としても良い。
また、上記バックライト装置が、液晶パネルの表示画面側と反対面側に配されてなる液晶表示装置を構成する。
【０００８】
なお、本明細書において、「隣接する前記直管部の中心軸間距離」とは、前記熱陰極蛍光ランプの直管部の長手方向に垂直な断面における中心軸同士の距離を意味し、「前記直管部と前記拡散体との距離」とは、熱陰極蛍光ランプの前記直管部における管内壁面から内空間に臨む拡散体の内表面までの最短距離を意味する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るバックライト装置のように、筐体内での各部材の配置関係を上記のような状態にすることで、ランプ内に移動縞が発生した場合であっても、当バックライト装置を用いた液晶表示装置では液晶ランプ上に輝度ムラが顕著に現れることがなく、冷陰極蛍光ランプを用いた形態（従来形態）と同程度の表示性能を発揮できる。
熱陰極蛍光ランプを利用することで、従来形態よりも各々のランプ間距離は大きくなるが、熱陰極蛍光ランプの内径に対して各々のランプ軸間距離を上記範囲に設定することで発光輝度のコントラストが軽減されて、液晶パネルの画面上の表示輝度に関して、熱陰極蛍光ランプが配された並行方向に沿って輝度ムラが生じるようなことがなく、従来形態と同程度の表示性能を発揮できる。
【００１０】
また、熱陰極蛍光ランプの利用により、移動縞が生じたときには、管径の違いから移動縞は従来形態よりも大きくはなる。しかし、熱陰極蛍光ランプの内径に対して当該ランプと拡散体との距離を上記範囲に設定することで移動縞に基く発光輝度の強弱の差が小さくなり、液晶パネルの画面上において、熱陰極蛍光ランプの長手方向に沿って輝度ムラの発生が抑制され、従来形態と同程度の表示性能を維持できる。
【００１１】
従って、バックライト装置に熱陰極蛍光ランプを利用する場合であっても、上記のような状態に構成することで、液晶パネル上の画像表示は、従来形態と同レベルの性能を発揮できる。また、バックライト装置の大型化がなされた場合であっても、絶縁手段等の確保に関して、従来形態では技術面及び製造コスト面で困難とされるが、本発明では熱陰極蛍光ランプの利用によって、従来形態よりも技術面で簡易となり、かつ製造コストの増加も抑制できる。
【００１２】
また、熱陰極蛍光ランプが配された並行方向に沿った上記第１内径と、筐体の厚み方向に沿った上記第２内径とを有する熱陰極蛍光ランプを用いた場合であっても、ランプ内径に対する第１内径及び第２内径の比を上記の範囲に設定することで、同様の効果を得ることができる。特に、第１内径が第２内径よりも大きい場合には、それぞれの内径が同じ場合よりも熱陰極蛍光ランプの配設間距離がランプ内径に対して相対的に小さくなること、もしくは熱陰極蛍光ランプと拡散体との距離が相対的に大きくなることから、液晶パネルにおける表示性能の劣化をさらに抑制できる。
【００１３】
そして、上記特徴を有するバックライト装置と、当装置を背面側（画像表示側と反対面側）に備えた液晶パネルとを備えた液晶表示装置は、その製造コストが大きく上昇することも無く、表示性能の劣化も抑制され、大画面化の実現に大いに有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、下記構成は一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
１．全体構成
（１）構成部材
図１（ａ）は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の展開斜視図である。液晶表示装置１００は、液晶パネル５０と、直下方式のバックライト装置１０とからなる。ここで、バックライト装置１０は、図示のとおり、熱陰極蛍光ランプ（以下、単に「熱陰極ランプ」と記す。）１と、点灯回路手段２と、外囲体３と、拡散体４とからなる。
【００１５】
熱陰極ランプ１は、図示のように、複数本が所定間隔をあけた状態で垂直方向に並行に配されている。熱陰極ランプは外径１８ｍｍ及び１５ｍｍの略直線状のガラス管で、管軸方向（Ｘ方向）に各々１０１０ｍｍの長さを有する。ガラス管内には、アルゴン（Ａｒ）が５０％、クリプトン（Ｋｒ）が５０％の割合からなるガスが封入され、そのガス圧は６００Ｐａに設定されている。
【００１６】
電力供給手段２は、熱陰極ランプ１に対して電力を供給する電源回路であり、供給する電力量は任意に設定できるように調光機能が備えられている。
外囲体３は、長方形をした反射板（不図示）と、当該反射板を囲む側板とからなる。反射板と側板はともにポリカーボネート樹脂からなる板材であり、その一方の主表面（外囲体として組立て時に内側となる面）に銀などを蒸着させた反射膜が形成されてなる。熱陰極ランプ１は、外囲体３の上記反射板と平行に並設されている。なお、外囲体３の材料、反射膜の構成は本実施形態に限定するものではなく、他の材料等で構成しても良い。
【００１７】
拡散体４は、３枚のシート部材からなり、外囲体３側から順に、光拡散板４ａ、光拡散シート４ｂ、レンズシート４ｃ、偏光板４ｄが積層されてなる。当該構成の拡散体４が上記外囲体３の開口部を塞ぐようにして配される。
これらにより、4５インチのバックライト装置１０が構成される。当該装置１０は、図１（ａ）のとおり、液晶パネル５０の一方の主面側（Ｙ方向負方向側）に対向配置される。なお、液晶パネル５０における他方の主面側（Ｙ方向正方向側）に、ユーザが視認出来得る画像表示が行われる。このようにして液晶パネル５０とバックライト装置１０とが組合されることで、液晶表示装置１００が形成される。
（２）構成部材の配置
次に、バックライト装置１０を構成する上記の各構成部材の配設位置について、図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ｂ）は、バックライト装置１０のＳ平面上における要部断面図である。なお、当図は説明の便宜上、熱陰極ランプ１の並行方向が水平方向となるように表示している。熱陰極ランプ１は内径Ｒ１が１６．４ｍｍの円形断面を有しており、外囲体３の主表面（反射板）から外囲体３の厚み方向（Ｙ方向）に、ｄ１の距離だけ離間した位置で支持部材１１ａによって固定されている。一方で、拡散体４と熱陰極ランプ１との距離ｄ２は２０ｍｍに設定されている。なお、当該ｄ２は、拡大図に示すように、蛍光体１１０が付着する熱陰極ランプ１の内壁の表面位置から外囲体３の内方であるランプ収納空間に臨む光拡散板４ａまでの最短距離を示している。また、熱陰極ランプ１は、並行方向（Ｚ方向）に沿って、各々の中心軸の位置１ｃ同士の距離Ｐが９５ｍｍに設定されている。
【００１８】
上記構成部材の配設位置とすることで、例えば、液晶表示装置１００の駆動開始直後や液晶パネル５０を調光状態に設定するときに、熱陰極ランプ１に移動縞が発生した場合であっても、液晶パネル５０上にその移動縞が要因となって、且つユーザが視認できるような表示性能の劣化が現れることはない。これは、熱陰極ランプ１のランプ軸方向（Ｘ方向）及び配設方向（Ｚ方向）に沿った表示輝度の不均一性の発生がともに抑制されているためと考えられる。
２．確認実験
（１）実験の概要  
一般に、熱陰極ランプ１内に上記移動縞が発生した場合、熱陰極ランプ１と拡散体４までの距離が大きいほど、液晶パネル５０上において、その移動縞を要因とする輝度ムラが発生するなどの表示性能の劣化は視認されにくい。特に、バックライト装置１０の外観寸法、当装置の構成部材の組合わせが同じであれば、熱陰極ランプ１の内径が小さいほど熱陰極ランプ１と拡散体４までの距離は大きくなるので、移動縞の影響が小さく液晶パネル５０上における表示性能の劣化は抑制される。
【００１９】
そこで、図１（ｂ）に示す外囲体３の厚みに相当し、外囲体３の底面から拡散体４までの距離（以下、「厚み距離」と記す。）Ｄを下記の実施形態１〜4に係る所定の大きさに設定した状態で、内径が異なる熱陰極ランプ１を用いて、熱陰極ランプの内径Ｒ１に対する拡散体４から熱陰極ランプ１の内表面までの距離（以下、「第１距離」と記す。）ｄ２の比（以下、「第１比率」と記す。）を変化させる。これにより、内径Ｒ１と第1距離との相対関係が液晶パネル５０上の表示性能に及ぼす影響、つまり上記相対関係がどの程度であれば、移動縞が発生しても液晶パネル５０上の表示性能の劣化抑制に寄与するかについて検討する。なお、本実験では、比較対象として内径３ｍｍの冷陰極蛍光ランプ（以下、単に「冷陰極ランプ」と記す。）を備えたバックライト装置も用いる。
（実施例１）厚み距離Ｄを２９．９０ｍｍに設定する。
（実施例２）厚み距離Ｄを２２．４０ｍｍに設定する。
（実施例３）厚み距離Ｄを１７．９０ｍｍに設定する。
（実施例４）厚み距離Ｄを１４．９０ｍｍに設定する。
（比較例１）厚み距離Ｄを２９．９０ｍｍに設定する。
（比較例２）厚み距離Ｄを２２．４０ｍｍに設定する。
（比較例３）厚み距離Ｄを１７．９０ｍｍに設定する。
（比較例４）厚み距離Ｄを１４．９０ｍｍに設定する。
【００２０】
なお、実施例１〜４の場合では熱陰極ランプに対して1本当たり３０Ｗのランプ電力、比較例１〜４では冷陰極ランプに対して１本当たり７．５Ｗのランプ電力で点灯した場合の輝度をそれぞれ１００％点灯と定義する。この状態に対して、摂氏０度以下の低温雰囲気中にバックライト装置を設置して、５０％点灯の調光状態で駆動すると、各ランプの軸方向に沿って移動縞が発生する。この移動縞が発生する条件を基に上記実験を行う。
（２）実験結果
上記実験の結果を図２に示す。当図は、実施例１〜４において、第１比率の各値に対する液晶パネル上での表示輝度の均斉度を示す分布図である。この分布図は、横軸が第１比率を示し、縦軸が液晶パネル５０上における均斉度を示している。ここで、均斉度とは、ランプ軸方向に沿って画面の表示輝度を測定し、当輝度の分布の平均値（Ｌａｖｅ）に対する輝度の分布の最小値の比（Ｌｍｉｎ）を意味する。なお、均斉度が０．９以上を示すときには、各実施例における液晶パネルには、移動縞の影響を要因とする表示画像の輝度ムラが視認されることがなく、冷陰極ランプを用いる各比較例と同レベルの表示性能であることが判明した。そのため、本実験では均斉度が０．９以上であれば表示性能の劣化が抑制された良好な状態であると判断する。
【００２１】
図２から、厚み距離Ｄが様々な値を有する場合（実施例１〜４）であっても、全ての測定結果によって１本の近似曲線が形成されると考えられる。その曲線から第１比率は０．４のときに均斉度が０．９を示すと判断できる。従って、第１比率を０．４以上に設定することで、移動縞の影響を受けずに表示性能の劣化を抑制できるバックライト装置を構成できる。
【００２２】
一方で、バックライト装置の構造上、厚み距離からランプ内径を引いた値（＝Ｄ−Ｒ１）は第１距離ｄ２よりも大きいので、第１比率に関して、ｄ２／Ｒ１<（Ｄ／Ｒ１）−１の関係式が成立する。厚み距離Ｄが小さい場合、外囲体３の底面部に備えられた反射板に対向配置された熱陰極ランプ１からの発光がケラレ、多重反射を繰り返すうちに損失する光量の割合が増してしまう。本発明者らは、上記関係式におけるＤ／Ｒ１の値が少なくとも３．０までは、Ｄの値が大きいほど器具効率（光源となる複数の熱陰極ランプの光束に対するバックライト装置から放射される光束の比）が高いことを確認した。これを考慮すると、第１比率ｄ２／Ｒ１は２以下に設定することで、光利用効率の高いバックライト装置とすることができる。
【００２３】
以上から、移動縞の影響を受けずに液晶パネル上の表示性能の劣化を抑制するためには、第１比率は０．４以上２．０以下の範囲に設定されていることが好ましい。
上記範囲設定により、ランプ軸方向に沿った輝度ムラの抑制が可能となる一方で、熱陰極ランプ１の並行方向に沿った輝度ムラの抑制に関しては、本発明者らの検討により、熱陰極ランプの内径Ｒ１に対するランプ軸間距離Ｐ（図１（ｂ）参照）の比（以下、「第２比率」と記す。）を７．５以下に設定した場合に、希釈効果を受けて上記移動縞のコントラストが軽減されるとともに、熱陰極ランプ１の配設されている箇所と配設されていない箇所との表示画像の輝度ムラも液晶パネル上で視認されないことが判明した。
【００２４】
なお、冷陰極ランプを用いる場合（比較例１〜４）には、ランプ軸間距離は２４ｍｍに設定され、第２比率は８．０の値を示す。冷陰極ランプを備えるバックライト装置は、一般に熱陰極ランプを用いる場合よりもランプ軸間距離は小さくなるが、内径が小さいために第２比率は上記設定範囲よりも大きい。しかし、冷陰極ランプが細径なために、移動縞が発生しても、その影響が液晶パネル上に現れにくく、ユーザによって視認されるほどの表示性能の劣化には至らない。一方、熱陰極ランプ１は内径が大きいにも関わらず、上記設定範囲に設定することで、熱陰極ランプを用いた形態であっても冷陰極ランプを用いた形態と同程度の表示性能を発揮できる。特に、熱陰極ランプは冷陰極ランプよりも駆動電圧が低い特性を有しており、このような熱陰極ランプを利用した形態であれば、バックライト装置に必要とされる絶縁手段の確保も冷陰極ランプを利用した形態よりも簡易となる。これにより、液晶装置の大型化が進むにつれて、冷陰極ランプを備えたバックライト装置では上記絶縁手段の確保に技術面及び製造コスト面で困難性が生じてしまうが、本実施形態のように熱陰極ランプを利用した形態には、冷陰極ランプを利用した形態よりも絶縁手段の設置に関して技術面及び製造コスト面で顕著な効果を得ることができる。
３．変形例
上記の実施形態では、円形断面を有する熱陰極ランプ１を用いているが、異形断面を有する熱陰極ランプも同様に適用可能である。例えば、図３に示すような楕円形断面を有する熱陰極ランプ２１であっても構わない。
【００２５】
図３に示すように、熱陰極ランプ２１は、外囲体３の厚み方向（短軸方向）に沿って内径Ｒ１０を有し、熱陰極ランプ２１の並行方向（長軸方向）に沿ってＲ１１（>Ｒ１０）を有している。本変形に係る熱陰極ランプ２１に関しても、上述した内容と同様に、第１比率が０．４以上２．０以下、且つ第２比率が７．５以下であれば、冷陰極ランプを利用したバックライト装置を有する液晶表示装置と同レベルの表示性能を得ることができる。なお、本変形例においても、熱陰極ランプ２１は、図１（ａ）で示すような、拡散体４と略平行な平面上、つまりＸＺ平面上において管軸方向がＸ軸方向と略一致し、Ｚ軸方向に並設された状態であり、上記並行方向とはそのＺ軸方向を意味する。
４．その他の事項
本実施形態に係る熱陰極ランプ１は、ほぼ直線形状を有しているが、例えば、Ｕ字形状のように折り返し部を有するような他の形状であっても構わない。ただし、この場合には隣接する熱陰極ランプにおいてそれぞれが有する直管部の中心軸間距離が上記第２比率の設定範囲内であることが必要となる。また、一本の熱陰極ランプにおける略管状部の中心軸同士も上記第２比率の設定範囲内であることが望ましい。また、本実施形態では、液晶パネル５０設置状態において熱陰極ランプ１のランプ軸方向が水平方向となるように設定しているが、本発明はこれに限定されず、上記ランプ軸方向が上記水平方向に対して垂直な方向となるように設定しても構わない。さらに、上記第１比率及び第２比率が保たれていれば、ランプ軸方向が上記垂直な方向に対して傾斜した状態に設定されていても構わない。
【００２６】
また、拡散体４は、４枚のシート部材からなる構成としているが、他の枚数及び他の積層順序からなる構成であっても構わない。ただし、この場合であっても拡散体４を介してバックライト装置１０の外方へ発せられる光が、一定の指向性を有する状態であることが必要となる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明にバックライト装置及びそれを用いた液晶表示装置は、製造コストの低減及び表示性能の劣化抑制を実現でき、大画面化を図る液晶表示装置の分野で特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は実施形態１に係る液晶表示装置の展開斜視図であり、（ｂ）はその展開斜視図のＳ平面上において、バックライト装置が形成された状態の部分断面図である。
【図２】本実施形態に係る液晶表示装置の表示輝度において、熱陰極蛍光ランプの内径とに対する当ランプの配設位置との相対関係を示す分布図である。
【図３】変形例に係る液晶表示装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  熱陰極蛍光ランプ
２  点灯回路手段
３  外囲体
４  拡散体
１０  バックライト装置
５０  液晶パネル
１００  液晶表示装置
【図１】
2007273372.tif 000003
【図２】
2007273372.tif 000004
【図３】
2007273372.tif 000005