(57)【要約】【課題】  光学面材の部分的な温度上昇に伴う変色・変形を抑制し、光学特性を十分に発揮できる直下型バックライト装置を提供する。【解決手段】  開口部１１１を有する有底の筐体１と、筐体１内に複数配置された、エミッタが塗布されたフィラメント電極３４を有する熱陰極蛍光ランプ３と、開口部１１１に配置された光学面材４とを具備し、熱陰極蛍光ランプ３のフィラメント電極３４は、点灯中、常時予熱され、光学面材４および／または筐体１の底部１２１は、フィラメント電極３４と近接する位置に温度低減手段を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する有底の筐体と、前記筐体内に複数配置された、エミッターが塗布されたフィラメント電極を有する熱陰極蛍光ランプと、前記開口部に配置された光学面材とを具備し、
前記熱陰極蛍光ランプの前記フィラメント電極は、点灯中、常時予熱され、
前記光学面材および／または前記筐体の底部は、前記フィラメント電極が近接する位置に温度低減手段を有することを特徴とする直下型バックライト装置。
【請求項２】
前記熱陰極蛍光ランプは、略平行に複数配置され、前記温度低減手段は、前記熱陰極蛍光ランプの長手方向と略直交する方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直下型バックライト装置。
【請求項３】
前記光学面材の温度低減手段は、前記熱陰極蛍光ランプ側に突出形成された凸部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直下型バックライト装置。
【請求項４】
前記凸部は、その幅をＢ、前記フィラメント電極と前記光学面材の光入射面との距離をＬ１としたとき、Ｂ≧０．２Ｌ１を満たすことを特徴とする請求項３に記載の直下型バックライト装置。
【請求項５】
前記凸部は、その厚みをＣとしたとき、Ｃ≧０．０３Ｌ１を満たすことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の直下型バックライト装置。
【請求項６】
前記筐体の前記底部の温度低減手段は、金属体であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一に記載の直下型バックライト装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６の何れか一に記載の直下型バックライト装置と、
前記直下型バックライト装置の発光面側に配置された液晶パネルとを具備す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、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装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直下型バックライト装置は、筐体内部に配置された光源からの光を、光学面材で制御して面発光を得る構造になっている。この直下型バックライト装置の光源として、近年、熱陰極蛍光ランプ（Hot Cathode Fluorescent Lamp）が注目されている。熱陰極蛍光ランプは、従来使用されてきた冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）や外面電極蛍光ランプ（External Electrode Fluorescent Lamp）よりも一本あたりの光量が大きく、ランプ本数を削減できるなどのメリットがあるためである。熱陰極蛍光ランプを用いた直下型バックライト装置の発明としては、特開２００７−９５４８４号公報（以下、特許文献１）や特表２００５−５３６０２３号公報（以下、特許文献２）がある。
【特許文献１】特開２００７−９５４８４号公報
【特許文献２】特表２００５−５３６０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、上記のような直下型バックライト装置を液晶ディスプレー等に用いる場合、光源は長寿命であることが要求される。それはこれらの用途ではランプ交換が困難であるからである。具体的には、室内照明に使用されている熱陰極蛍光ランプの寿命は長くても約１万時間であるのに対し、その数倍の約６万時間以上でなければならない。ここで、熱陰極蛍光ランプは、一般にフィラメント電極に塗布されたエミッタが消失したときに寿命となる。そこで、発明者は、エミッタの飛散と蒸発を抑えることを目的として、ランプ点灯中に、熱陰極蛍光ランプのフィラメント電極間に流す電流とは別に、フィラメント電極自身に電流を流し、点灯中はフィラメント電極を常に予熱する、いわゆる常時予熱に着目した。これにより、熱陰極蛍光ランプの寿命を飛躍的に延ばすことが可能となった。
【０００４】
しかしながら、熱陰極蛍光ランプを常時予熱すると、フィラメント電極が位置するランプ管壁部分の温度が高くなることがわかった。そのため、直下型バックライト装置に組み込んだ場合に、当該部分に近接する光学面材の温度が他の部分よりも高くなり、部分的に変色・変形し、光学特性を悪化させたり、液晶パネルに影響を与えるなどの問題が発生することがわかった。
【０００５】
本発明の目的は、温度低減手段を用いることにより、光学面材の部分的な温度上昇に伴う変色・変形を抑制し、光学特性を十分に発揮できる直下型バックライト装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【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装置は、開口部を有する有底の筐体と、前記筐体内に複数配置された、エミッターが塗布されたフィラメント電極を有する熱陰極蛍光ランプと、前記開口部に配置された光学面材とを具備し、前記熱陰極蛍光ランプの前記フィラメント電極は、点灯中、常時予熱され、前記光学面材および／または前記筐体の底部は、前記フィラメント電極が近接する位置に温度低減手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、温度低減手段を用いることにより、光学面材の部分的な温度上昇に伴う変色・変形を抑制し、光学特性を十分に発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態の直下型バックライト装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の直下型バックライト装置について説明するための図、図２は、図１のＸ−Ｘ’断面を矢印方向から見た図、図３は、図１のＹ−Ｙ’断面を矢印方向から見た図である。
【０００９】
本実施の形態の直下型バックライト装置の筐体１は、フロントフレーム１１とバックフレーム１２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。
【００１０】
フロントフレーム１１は、筐体１の蓋に該当する部分であり、その主面には直下型バックライト装置の発光面となる開口部１１１が形成されている。バックフレーム１２は、筐体１の箱に該当する部分であり、底部１２１及び側部１２２を有する有底開口形状であり、その底部１２１及び側部１２２の内面には、高反射性を有する白色系の反射シート２が形成されている。
【００１１】
バックフレーム１２の内部には、直管型の熱陰極蛍光ランプ３が複数本、略平行に配置されている。ここで、「略平行」とは、平行の関係であることが最適であるが、５°程度の相対的な誤差は含むという意味である。
【００１２】
熱陰極蛍光ランプ３は、例えば、軟質ガラスからなる直径Ｒが６．０〜３０．０ｍｍのガラス管３１を主要部として具備している。ガラス管３１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、クリプトン、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。また、内周面には、蛍光体３２が塗布されている。ガラス管３１の両端には、蛍光ランプ３の管軸方向に沿って内外にリード線３３が封着されている。リード線３３の先端にはその両端部を加締めることにより、フィラメント電極３４が保持されている。フィラメント電極３４は、その略中央部分が螺旋状に形成されており、当該部分には（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）Ｏを主成分とする熱電子放射物質（エミッタ）が塗布されている。また、ガラス管３１の両端には、シリコーンゴムやセメントなどの接着剤３５により、ソケット３６が取着されている。ソケット３６は、内部に接続端子３７を有しており、この接続端子３７にリード線３３が接続されている。
【００１３】
開口部１１１には光学面材４が、フロントフレーム１１とバックフレーム１２の間に介在させることによって配置されている。光学面材４としては、厚みＤが１．０ｍｍ〜５．０ｍｍ程度の比較的強度のある透明材料（ガラス、樹脂等）の板や、拡散剤の配合や表面加工などにより出光面側で光を拡散させる拡散板などを使用することができる。拡散板を光学面材４として用いる場合は、輝度ムラを低減するために、透過率（入光面に入光した光量に対して、出光面側で得られた光量の割合）は５０％〜９５％であるのが望ましい。なお、光学面材４の出光面側や入光面側には、所望の配光特性を得るために例えばプリズム状の凹凸、ドット状のインク印刷などを施してもよい。また、光学面材４の上には、拡散シート、プリズムシート、偏光シートなどの各種光学シートを配設してもよい。
【００１４】
ここで、図２に示すように、光学面材４には、筐体１への配置時にフィラメント電極３４と近接する位置に、温度低減手段として断面形状が逆台形状である凸部４１が熱陰極蛍光ランプ３の方向に突出形成されている。また、凸部４１は、図３に示すように、熱陰極蛍光ランプ３の長手方向と略直交する方向に、連続的に形成されている。つまり、凸部４１は、各熱陰極蛍光ランプ３を横断する帯状の形状である。このような凸部４１を有する光学面材４は、例えば射出成形、異形押出しや、それぞれを別体形成後、貼り付けるなどの方法により形成できる。なお、この凸部４１の断面形状は、逆台形状に限らず、半円状、半楕円状、多角形状などの形状であってもよいし、その形状はガラス管３１の管軸方向において連続である必要は必ずしもなく、不連続、肉厚、形状変化するものであってもよい。また、凸部４１の長手方向の長さは、バックフレーム１２に収まる長さにしており、光学面材４をバックフレーム１２へ配設しやすくしている。その際、凸部４１の長手方向の長さをバックフレーム１２の内側面と接触する長さに設定すれば、凸部４１に光学面材４のズレを防止する機能を兼ねさせることができる。
【００１５】
なお、「前記フィラメント電極が配置されている前記ガラス管の管壁と近接する位置に温度低減手段を有する」とは、蛍光ランプ３を光学面材４または底部１２１に垂直に投影したときに、図２、３に示したように、フィラメント電極３４の中心Ｏから、半径ｒ＝２０ｍｍ以内の範囲に温度低減手段の少なくとも一部が存在していることを意味する。いうまでもないが、フィラメント電極３４の中心Ｏに温度低減手段が存在しているのが最適である。また、「温度低減手段」とは、その手段の有無によって、点灯中の当該部分の温度に例えば０．５度以上の差が生じるような加工、印刷、材料等を意味する。また、「略直交」とは、直交の関係であることが最適であるが、５°程度の相対的な誤差は含むという意味である。また、「連続的」とは、途切れずに繋がっていることを意味し、その状態を維持さえしていれば、途中で幅や厚みが変化してもよい。
【００１６】
この凸部４１により、最も温度が高くなりやすい光学面材４のフィラメント電極３４に近接する部分の温度が低下し、変色・変形による光学特性の悪化を防止できる。このような温度低減効果を得るためには、凸部４１の幅と厚みが重要である。すなわち、ある程度の幅と厚みがなければ温度低減効果を得ることができない。発明者の検討の結果、凸部４１の幅Ｂも厚みＣも、フィラメント電極３４との距離Ｌ１により好適な値が変化し、幅Ｂは０．２Ｌ１以上、厚みＣは０．０３Ｌ１以上であれば良好な温度低減効果を得られることが確認された。ただし、幅Ｂも厚みＣも大きすぎると配光特性への影響が懸念されるため、幅Ｂは４．０Ｌ１以下、厚みＣは０．３Ｌ１以下の範囲内とするのが望ましい。なお、凸部４１の断面形状が曲面や三角形の場合の厚みＣは、最厚部の厚みとする。また、凸部４１の幅方向の両端にスロープを形成すれば、熱拡散しやすくなり、さらに温度低減効果を高めることができる。光学面材４の板面に対するスロープの角度αは、光学特性の変化を考慮して、７０度以下であるのが望ましい。
【００１７】
また、バックフレーム１２の背面には、点灯回路５が配置されており、各熱陰極蛍光ランプ３と電気的に接続されている。点灯回路５は、図４に示すように、高周波点灯回路５１と常時予熱回路５２とで構成されている。高周波点灯回路５１は、熱陰極蛍光ランプ３のフィラメント電極３４間で放電を生起・維持するための回路である。常時予熱回路５２は、点灯中、熱陰極蛍光ランプ３のフィラメント電極３４を予熱するための回路である。ここで、「常時予熱」とは、常時、すなわち、液晶表示装置に画像が表示されているときに、フィラメント電極３４に塗布されたエミッタの表面温度が７００〜９５０℃に予熱することを意味している。そのエミッタの表面温度は、フィラメント電極３４に流す電流によって制御可能である。常時予熱を行うと、ランプ一本あたり数ワット、例えば２〜４Ｗ程度消費電力が増えるが、エミッタの寿命時間が１０万時間程度になり、常時予熱を行わない場合よりも１０倍以上、寿命を延ばすことができる。また、常時予熱を行うと、エミッタが消耗しにくくなるため、黒化を抑制することができる。これは、熱陰極蛍光ランプでは、黒化の際、水銀を取り込んで水銀量を減少させるが、常時予熱によって黒化自体が発生しにくくなるためである。そのため、同じ水銀量を封入するのであれば、常時予熱をしない従来のランプと比較して寿命を十倍以上長くすることができる。反対に同じ寿命時間にするのであれば、常時予熱をしない従来のランプと比較して水銀を数十％減らすことができ、環境負荷を低減することができる。
【００１８】
下記に本発明の直下型バックライト装置の実施例の一仕様を示す。
【００１９】
（実施例）
筐体１；サイズ＝４６インチ（約１０２０ｍｍ×約５７０ｍｍ）、内部厚み＝２５ｍｍ、
熱陰極蛍光ランプ３；内径＝１４．１ｍｍ、外径Ｒ＝１５．５ｍｍ、フィラメント電流＝５００ｍＡ、エミッタ＝ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、点灯中のエミッタ表面温度＝８２０℃、使用本数＝６本、
光学面材４；拡散板、出光面側に頂角が１００度のプリズムを複数形成、透過率＝９２％（ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１に基づいて、両面平滑な厚みＤ＝２．０ｍｍの板で測定）である樹脂で作成、
凸部４１；Ａ＝２６ｍｍ、Ｂ＝３０ｍｍ、Ｃ＝２．０ｍｍ、角度α＝４５度、
ランプ配置；ランプピッチ＝８１ｍｍ、距離Ｌ２＝７．５ｍｍ、距離Ｌ３＝２ｍｍ。
【００２０】
上記実施例と通常の拡散板を配置した比較例の直下型バックライト装置において、光学面材４の温度を測定した結果、熱陰極蛍光ランプ３の管軸方向中央の管壁に近接する部分の温度は両方ともほぼ同じであったが、フィラメント電極３４の管壁に近接する部分では実施例の方が比較例よりも５℃弱低くなっていた。この温度軽減効果は、光学面材４の変色・変形を防止できるだけでなく、高温になると不具合が発生するといわれている液晶パネルへの負担を軽減することができるという点でも有意な効果であるといえる。なお、特許文献２の方法でも光学面材４の温度を低減することは可能だが、部品点数及びコストの増大を招くため望ましくない。
【００２１】
したがって、第１の実施の形態では、点灯中、熱陰極蛍光ランプ３のフィラメント電極３４を常時予熱することでフィラメント電極３４付近の温度が高くなる条件下であっても、フィラメント電極３４と近接する光学面材４部分に、複数の熱陰極蛍光ランプ３のフィラメント電極３４に沿うように凸部４１を連続的に突出形成したことにより、その凸部４１が温度低減手段として作用するため、フィラメント電極３４直上の光学面材４の温度を低減することができる。そのため、変色・変形による光学特性の悪化を防止できるとともに、液晶パネルへの負担を軽減することができる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態の直下型バックライトについて説明するための図である。これ以降の実施の形態の各部については、第１の実施の形態の直下型バックライトの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００２３】
第２の実施の形態では、熱陰極蛍光ランプ３を横断する方向に複数の凸部４１を形成している。このように、凸部４１を横断方向に連続的に形成しない場合は、各フィラメント電極３４と近接する位置に凸部４１を複数形成するのが望ましい。本実施の形態では、幅Ｅ＝３６ｍｍ、Ｆ＝４０ｍｍの凸部４１をフィラメント電極３４と同じ数だけ形成している。この構成により、従来例と比較して、フィラメント電極３４に近接する光学面材４部分の温度が約５℃の低減する効果が得られることが確認されており、第１の実施の形態よりも高い温度低減効果を得ることができる。なお、この凸部４１の幅Ｅは、光学面材４の光入射面とフィラメント電極３４との距離Ｌ１に対して、０．２Ｌ１以上であると、良好な温度低減効果を得ることができる。
【００２４】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態の直下型バックライトについて説明するための図である。
【００２５】
第３の実施の形態では、それぞれの熱陰極蛍光ランプ３のフィラメント電極３４に沿って、バックフレーム１２の底部１２１に形成された反射シート４上に金属体として金属板６を配置している。これにより、金属板６が熱を逃がすヒートシンクとして作用して、フィラメント電極３４付近の雰囲気温度を下げるため、フィラメント電極３４に近接する光学面材４部分の温度を低減することができる。そのため、金属体６には、アルミニウム、金、銀、銅などの熱伝導に優れた金属を用いるのが望ましい。また、その厚みのある金属を用いてもよい。この実施形態では、厚みは０．６ｍｍ、幅Ｇは１３ｍｍのアルミニウム板を用いており、この場合にはフィラメント電極３４に近接する光学面材４部分を５℃弱、低減させることができる。
【００２６】
（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態の直下型バックライトについて説明するための図である。
【００２７】
第４の実施の形態では、バックフレーム１２を金属で構成するとともに、フィラメント電極３４に近接する部分には反射シート２を形成していない。これにより、バックフレーム１２自体がヒートシンクとなり、フィラメント電極３４の熱を直接、筐体外に逃がすことが可能となる。ちなみに、この反射シート２を形成していない範囲は熱陰極蛍光ランプ３における非発光領域であるため、配光特性等にあまり影響を与えない。バックフレーム１２としては、例えばアルミニウム、反射シート２を形成しない領域としては、フィラメント電極３４の先端からの距離Ｈを１２．５ｍｍ程度とすることができ、この場合にはフィラメント電極３４に近接する光学面材４部分を５℃強、低減させることができる。
【００２８】
（第５の実施の形態）
図８は、本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置について説明するための図である。
【００２９】
液晶表示装置を構成する筐体は、フロントケース７１とバックケース７２とで構成されている。フロントケース７１は液晶表示装置の正面となるケースであり、開口面、電源スイッチなどで構成されている。その開口面には、液晶パネル８が配置されている。バックケース７２は直下型バックライト装置ＢＬを収容するための有底開口状の箱体とその箱体を支持するための脚部とで構成されている。
【００３０】
図８の配置からわかるように、液晶表示装置では、直下型バックライト装置ＢＬの光学面材４と液晶パネル８とが近接し、光学面材４の熱が液晶パネル８に伝わることになる。この液晶パネル８は約６０℃以上になると不具合が生じるといわれているため、液晶パネル８の全面においてその温度を超えるのは望ましくない。一方で、常時予熱により熱陰極蛍光ランプ３を点灯した場合は、フィラメント電極３４の部分の温度が他の部分よりも特に高くなり、フィラメント電極３４に近接する液晶パネル８部分の温度が高くなるおそれがあるが、本発明の温度低減手段によりその部分の温度を低減できるため、液晶パネル８の不具合の発生を防止することができる。
【００３１】
なお、本発明の実施の形態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。
【００３２】
蛍光ランプ２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。その場合にも、温度低減手段はフィラメント電極３４に近接するように構成すればよい。
【００３３】
また、第１〜第４の実施の形態の温度低減手段を組み合わせてもよい。これにより、さらに温度低減効果を高めることができる。例えば、第１と第３の実施の形態の温度低減手段を同時に採用すると、フィラメント電極３４に近接する光学面材４部分の温度を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の直下型バックライト装置について説明するための図。
【図２】図１のＸ−Ｘ’断面を矢印方向から見た図。
【図３】図１のＹ−Ｙ’断面を矢印方向から見た図。
【図４】点灯回路について説明するための図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の直下型バックライトについて説明するための図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の直下型バックライトについて説明するための図。
【図７】本発明の第４の実施の形態の直下型バックライトについて説明するための図。
【図８】本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置について説明するための図。
【符号の説明】
【００３５】
１  筐体
１１  フロントフレーム
１１１  開口部
１２  バックフレーム
１２１  底部
１２２  側部
２  反射シート
３  蛍光ランプ
３４  フィラメント電極
４  光学面材
４１  凸部
５  点灯回路
６  金属板
７１  フロントケース
７２  バックケース
８  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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