JP2000310778A - バックライト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】狭額縁化及び画面サイズに制限のないバックラ
イトを提供することを目的とする。 【構成】底面に光反射体を具備した上面開口の扁平なラ
ンプハウス内底部に少なくとも１本以上の円筒光源を配
し、該ランプハウスの開口部に光透過拡散体を具備した
バックライトにおいて、少なくとも一方を折り曲げた該
円筒光源端部を該ランプハウス底部で保持することを特
徴とするバックライト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバックライトに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】主に液晶ディスプレイ装置に使用される
バックライトはディスプレイの薄型化、表示画面の大型
化や高輝度化、低消費電力化等の要求から光源に細径の
冷陰極管或いは熱陰極管等の蛍光管を用いることが主流
であり、構造としては光導光板の側面に蛍光管を配し表
面に光を導出させるエッジライト型と蛍光管を収納した
ランプハウスからの直接光を光透過拡散板に通して出光
させる直下型に大別される。

【０００３】製品要求性能に応じてバックライト構造を
選択するが、直下型はエッジライト型と比較して光利用
効率が高く、モニタ、テレビ、カーナビゲーション等高
輝度が要求される用途に適した構造と言える。

【０００４】従来の直下型バックライトの基本構造を説
明するために図９にランプハウス内部構造、図１０に組
立外観をそれぞれ示す。

【０００５】バックライトの構造的土台となるランプハ
ウスは高反射塗料の塗布、高反射フィルム材の貼り付け
等で反射面を形成した板金或いは高反射グレードを使用
した成型樹脂を箱型に加工して得る。

【０００６】特に図９に示すバックライトでは高反射フ
ィルムを貼り付けた板金の端部を折り曲げて閉塞した空
間を作ってランプハウス２としている。

【０００７】光源である蛍光管１ａはランプハウス２か
ら１〜２ｍｍ程度浮いた位置に保持されるように端部を
高反射グレード樹脂の射出成型で得た蛍光管支持台５に
固定しており、配置する本数は要求される輝度によって
決定する。

【０００８】蛍光管１ａを発光させる為にランプハウス
２の背面に配置するインバータ回路基板３ａで５０〜７
０ｋＨｚ、１〜２ｋＶ程度の交流電圧を発生させ、高耐
圧電線４で蛍光管１ａに印加する。

【０００９】以上説明した各部品を組み立て、上面に乳
白色アクリル材等を用いた光透過拡散板６を配置させる
ことで図１０に示す外観のバックライトが構成され、蛍
光管１ａから放射状に発した光は直接或いはランプハウ
ス２で反射されて該拡散板に到達し、該拡散板で面発光
に変換される。

【００１０】液晶ディスプレイ装置の表示品位の優劣を
決定する重要な要素にバックライト照光面の輝度均一性
がある。

【００１１】照光面上に急峻な輝度変化がある場合、そ
の箇所は視覚的に輝度ムラと認識されてしまう為、特に
蛍光管１ａの両端部の発光しない領域は液晶パネルの表
示エリアの外側に置くように設計する必要がある。

【００１２】蛍光管１ａの両端部が発光しない理由は第
１に蛍光管両端へ電極を封着する際に蛍光体が不純物と
なり、所定の封着強度が確保出来ない為、予めこの付近
の蛍光体を剥離する必要があること。

【００１３】第２に蛍光管内部の発光に必要な紫外線発
生物質として封入している水銀が化合物となって電極付
近に付着し、時間の経過に伴ってこの領域の蛍光体は発
光機能が失われるということである。

【００１４】以上の理由により、通常の蛍光管は各端部
それぞれ約１０ｍｍは無発光領域となっている。

【００１５】図９及び図１０に示す蛍光管１ａ端部の無
発光領域は蛍光管支持台５の幅内に納められており、液
晶パネルの表示エリアの外側に置く設計になっている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】液晶ディスプレイ装置
は画面サイズ、用途に関わらず額縁寸法の小型化の要求
が強い。

【００１７】図９及び図１０に示した従来のバックライ
トでは直線状蛍光管１ａ端部の無発光領域及び高耐圧電
線４の引き回しの処理寸法が最低１０〜１５ｍｍ必要で
液晶ディスプレイ装置の額縁を小さくできないという問
題点があった。

【００１８】又、画面サイズの大型化への要求に対して
は、蛍光管が製造設備及び機械的強度の制限から長尺化
できず、２５インチ程度のバックライトが製作可能な限
界値とされていることで液晶ディスプレイ装置の画面サ
イズ拡大に追随できないという問題点があった。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するために検討した結果なされたもので、端部を折
り曲げた蛍光管を用いたバックライトの利用方法に関す
るものである。

【００２０】まず、蛍光管の無発光領域及び高耐圧電線
の引き回しの処理寸法が必要で液晶ディスプレイ装置の
額縁を小さくできないという問題点に対しては、少なく
とも一方を折り曲げた蛍光管端部をランプハウス底部で
保持することを特徴とするバックライトを提供するもの
である。

【００２１】又、蛍光管が製造設備及び機械的強度の制
限から長尺化できず、液晶ディスプレイの画面サイズ拡
大に追随できないという問題点に対しては蛍光管の折り
曲げた端部同士を隣接させ、複数の蛍光管を直線状に並
べることを特徴とするバックライトを提供するものであ
る。

【００２２】

【作用】本発明によるバックライトを導入することで蛍
光管の無発光領域及び高耐圧電線の引き回しの処理をラ
ンプハウスの背面で行える構造になり、液晶ディスプレ
イ装置の額縁寸法を狭くできる。

【００２３】又、液晶パネルの表示エリア内に無発光領
域を作ることなく複数の蛍光管を無制限に連結できるこ
とで如何なる画面サイズにも対応可能になる。

【００２４】

【実施例１】以下に図面を参照して本発明を具体的に説
明する。

【００２５】図９及び図１０に示す従来のバックライト
と同一機能を有する箇所には同一符号を付している。

【００２６】図１及び図２は本発明の基本構造となる折
り曲げた蛍光管端部をランプハウスで保持した構造での
一実施例である。

【００２７】表示エリアの対角寸法が１８．１インチの
液晶ディスプレイ装置に対応するバックライトを得るた
めに厚み１ｍｍのアルミ材を底面対角寸法が１８．１イ
ンチになるよう箱形に加工し、底面に厚み０．１８８ｍ
ｍのポリエステル材の高反射白色シートを両面テープで
貼り付けたものをランプハウス２とした。

【００２８】ランプハウス２の底面から２ｍｍ浮いた位
置に直径３ｍｍの冷陰極管１ｂを配置すべく、ランプハ
ウス２には予め冷陰極管１ｂの端部即ち電極部が背面ま
で貫通できる直径５ｍｍの穴を電極数だけ開けており、
この穴に緩衝と絶縁を兼ねた保持ゴム８をはめ込んで冷
陰極管１ｂを固定している。

【００２９】配置する冷陰極管１ｂは全長３２４ｍｍの
直状管を両端から１７ｍｍの各箇所に加熱処理を施して
同一方向へ直角に折り曲げ、中央の発光領域を２９０ｍ
ｍに確保したものであり、これをランプハウス２の長辺
方向に対して５０ｍｍピッチで８本並べた。

【００３０】ランプハウス２の背面にはインバータ回路
基板３ａを固定して冷陰極管１ｂの点灯に必要な電力を
供給しており、インバータ回路基板３ａ及び冷陰極管１
ｂの電極部を保護するためにプラスチック製の保護ケー
ス９を取り付けている。

【００３１】以上説明した基本構造体の上面に従来のバ
ックライトと同様に光透過拡散板を配置させることで該
光透過拡散板が面発光し、従来と同一光学性能を有する
バックライトが得られた。

【００３２】本実施例のバックライトは長辺の額縁幅が
従来品の１５ｍｍから実質的にはランプハウス板厚の１
ｍｍにすることができ、額縁寸法の小型化に極めて大き
な効果を発揮した。

【００３３】

【実施例２】図３は冷陰極管の折り曲げられた端部を隣
接させ、複数の冷陰極管を直線状に並べた一実施例であ
る。

【００３４】表示エリアの対角寸法が３２インチの液晶
ディスプレイ装置に対応するバックライトを得るために
厚み１ｍｍのアルミ材を底面対角寸法が３２インチにな
るよう箱形に加工し、実施例１と同様に底面に厚み０．
１８８ｍｍのポリエステル材の高反射白色シートを両面
テープで貼り付けたものをランプハウス２とした。

【００３５】冷陰極管の保持及び点灯の方法も実施例１
と同様にランプハウス２の底面から２ｍｍ浮いた位置に
直径３ｍｍの冷陰極管１ｂを配置すべく、ランプハウス
２の底面穴加工と保持ゴム具備及びランプハウス２背面
へのインバータ回路基板３ａの固定を行った構造として
いる。

【００３６】配置する冷陰極管１ｂは全長３５４ｍｍの
直状管を両端から１７ｍｍの各箇所に加熱処理を施して
同一方向へ直角に折り曲げ、中央の発光領域を３２０ｍ
ｍに確保したものであり、これを長辺方向に管軸が直線
状になるように２列、短辺方向に６８ｍｍピッチで８列
並べた。

【００３７】長辺方向に電極部を隣接して並べた冷陰極
管１ｂ同士の間隔は３ｍｍとしており、ランプハウス２
の上に配置する光透過拡散板の拡散効果で冷陰極管１ｂ
同士のつなぎ目は認識できず従来と同一光学性能を有す
るバックライトが得られた。

【００３８】本実施例のバックライトは光源の無発光領
域をランプハウスの背面に置き、複数の光源を１本の長
尺光源の如く隣接させることが特徴であり、光学性能及
機械的強度を損なうことなく従来実現できなかったサイ
ズの発光面を提供できるようになった。

【００３９】

【実施例３】図４は端部を折り曲げた冷陰極管をバック
ライトの厚み方向に重ねて配置させた一実施例である。

【００４０】基本的な構造は実施例１と同様であるが、
本実施例は冷陰極管を複数段重ねた事を特徴としてい
る。

【００４１】バックライトの輝度は配置する光源の本数
で決定するものであり、高輝度を要求される場合には光
源を平面方向に増やすことが一般的な手段となってい
る。

【００４２】但し、光源を敷き詰めても要求輝度に達し
ない場合やランプハウスが波形の様に光源の配置に機構
的な制限を受けているような場合はバックライトの厚み
方向に光源を重ねて配置する必要がある。

【００４３】本実施例では実施例１の構造に対して冷陰
極管１ｂ同士を電気的な干渉が発生しないように３ｍｍ
の間隔を開けて２段重ねにしたところ光透過拡散板上で
約１．７倍の輝度を得ることができた。

【００４４】本実施例のバックライトによって額縁幅が
小さい高輝度発光面を実現でき、更に段数を重ねること
で特殊用途の超高輝度対応への可能性が高まった。

【００４５】

【実施例４】図５は端部を折り曲げた複数種類の単一波
長光を発する冷陰極管を規則的に配置させた一実施例で
ある。

【００４６】カラー液晶ディスプレイに用いる一般的な
バックライトは液晶パネル側に形成したカラーフィルタ
と反応するようにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各波
長光を発する蛍光体を混合した三波長光蛍光管が使用さ
れている。

【００４７】本実施例の基本的な構造は実施例２と同様
に冷陰極管の折り曲げられた端部を隣接させ、複数の冷
陰極管を直線状に並べているが、一般的に用いられる三
波長光を発する冷陰極管の代わりにＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ
の単一波長光を発する冷陰極管１ｃを用いる事を特徴と
している。

【００４８】本実施例では実施例２の構造に対してＲ、
Ｇ、Ｂそれぞれの単一波長光を発する両端部が折り曲げ
られた冷陰極管１ｃをランプハウス２のコーナーより管
軸方向にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ・・・と規則的に並
べ、隣の列は同一波長光の冷陰極管が隣り合わせないよ
うに配置ピッチをずらしてＢ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ・・
・・と並べている。

【００４９】これを繰り返してランプハウス２の全面に
冷陰極管１ｃを並べ、上面に光透過拡散板を配置するこ
とで光透過拡散板からは従来のバックライトと同様に均
一な輝度の三波長光が発せられる。

【００５０】同一波長光を発する冷陰極管毎への供給電
力をインバータ回路基板３ａで調整することによって、
従来対応不可能であった直下型バックライトの照光面の
色調の調整が可能になり液晶ディスプレイの画質向上に
寄与できる。

【００５１】

【実施例５】図６は端部を折り曲げた冷陰極管のリード
線を直接インバータ回路基板に接続した一実施例であ
る。

【００５２】基本的な構造は実施例１と同様であるが、
本実施例はインバータ回路基板３ａから冷陰極管１ｂへ
の電力供給は高耐圧電線を使用せずにリード線を直接イ
ンバータ回路基板に接続している事を特徴としている。

【００５３】一般的な冷陰極管の点灯には周波数が５０
〜７０ｋＨｚ、実効値１〜２ｋＶの交流電圧を印加させ
る必要があり、冷陰極管への電力供給は誘電率が小さ
く、耐圧に優れたシリコーンゴム被覆の高耐圧電線を使
用している。

【００５４】インバータ回路基板で発生させた電力を効
率よく冷陰極管に伝達するためには冷陰極管とインバー
タ回路基板を最短で接続する必要があるが従来のバック
ライト構造では冷陰極管の端部がバックライトの側面方
向に向いているため、背面に固定されるインバータ回路
基板との接続には高耐圧電線の使用は必要不可欠であっ
た。

【００５５】高耐圧電線からのリーク電流即ち電力損失
は電線長に比例し、仕様によっては約１０％の電力が失
われることもある。

【００５６】本実施例では冷陰極管の端部がバックライ
トの背面に向くことを利用して冷陰極管の端部が位置す
る箇所にインバータ回路基板上のパターンを形成するこ
とにより高耐圧電線を使用せずに冷陰極管への電力供給
が可能になった。

【００５７】試作ではインバータ回路基板３ａに冷陰極
管１ｂのリード線を直接はんだ付け可能なようにスルー
ホールを設けて接続したところ約４％の効率改善が実現
されバックライト高効率化に充分効果があることが認め
られた。

【００５８】

【実施例６】図７は端部を折り曲げた冷陰極管のリード
線を直接接続するするインバータ回路基板の冷陰極管と
向かい合う面に高反射表面処理を施した一実施例であ
る。

【００５９】基本的な構造は実施例５と同様であるが、
本実施例は冷陰極管１ｂと向かい合うインバータ回路基
板３ａの片面に高反射表面処理を施して構成部材からラ
ンプハウスを除く事を特徴としている。

【００６０】実施例５ではポリエステル材の高反射白色
シートを両面テープで貼り付けたアルミ材の箱形ランプ
ハウスを使用しているが、このランプハウスの重量、価
格は特に大型画面サイズの製品には大きく関与するもの
である。

【００６１】更にランプハウスの背面に固定するインバ
ータ回路基板が高電圧を発生することから放電防止のた
めにランプハウスとインバータ回路基板の間に１〜２ｍ
ｍの空間を設けており、ランプハウスの厚みを含めて実
質３ｍｍが基本性能に関係ない製品厚の増加分になる。

【００６２】本実施例ではランプハウスを不要にする試
みとして冷陰極管１ｂと向かい合う面のインバータ回路
基板の片面にポリエステル材の高反射白色シートを両面
テープで貼り付けて反射機能付きインバータ回路基板３
ｂとした。

【００６３】実施例５では上面に配置する光透過拡散板
と反射面或いは冷陰極管との間隔を一定にするためにラ
ンプハウスを箱形に加工しているが、本実施例ではこれ
に相当する寸法の枠７を別部品として備えている。

【００６４】１８．１インチの画面サイズの試作では重
量で約４００ｇ、厚みで３ｍｍ、部材価格で約８００円
の各々低減が実現でき、これの応用で製品の軽量化、薄
型化、低価格化が期待できる。

【００６５】尚、本実施例ではインバータ回路基板に反
射機能を設ける手段としてポリエステル材の白色高反射
シートを使用したが、別材質のシート貼り付けやインバ
ータ回路基板への反射材印刷でも同様の効果が得られる
ことは言うまでもない。

【００６６】

【実施例７】図８は実施例１〜６で説明したバックライ
トを１ユニットとしてこれらを平面的につなぎ合わせた
一実施例である。

【００６７】従来のバックライトは蛍光管の製造設備及
び機械的強度の制限から長尺化できず、画面サイズの大
型化に追随できない問題点があることは既に説明した。

【００６８】これを解消する一手段として実施例２で説
明した端部が折り曲げられた複数の冷陰極管を直線状に
並べることが提案されるが、画面サイズが４０インチを
越えるとランプハウス等の機構部品の加工が加工設備の
制限で対応できなくなる問題が発生する。

【００６９】本実施例ではランプハウス２にランプハウ
ス同士をつなぎ合わせる機構を設けて複数のユニットを
平面的につなぎ合わせ、これに応じた寸法の枠７を備え
ることで画面サイズの大型化に対応する機構を提案す
る。

【００７０】例えば２０インチサイズのバックライトを
４面つなぎ合わせることで容易に４０インチサイズのバ
ックライトが得られる。

【００７１】又、冷陰極管１本又は２本といった小型の
ユニットを標準部品とし、これを必要台数つなぎ合わせ
ることで小型画面から超大型画面までカバーする部材の
共通化が図れる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば少な
くとも一方を折り曲げた蛍光管端部をランプハウス底部
で保持することによって、液晶ディスプレイ装置の額縁
寸法を狭くできた。

【００７３】又、蛍光管の折り曲げた端部同士を隣接さ
せ、複数の蛍光管を直線状に並べることによって如何な
る画面サイズにも対応可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すバックライトの構造図
であり、特に折り曲げた冷陰極管端部をランプハウス底
部で保持した基本構造図である。

【図２】本発明の一実施例を示すバックライトの構造図
であり、特に折り曲げた冷陰極管端部をランプハウス底
部で保持した基本断面構造図である。

【図３】本発明の一実施例を示すバックライトの構造図
であり、特に冷陰極管の端部同士を隣接させ直線状に並
べたバックライトの構造図である。

【図４】本発明の一実施例を示すバックライトの構造図
であり、特に冷陰極管をバックライトの厚み方向に重ね
て配置したバックライトの構造図である。

【図５】本発明の一実施例を示すバックライトの構造図
であり、特に複数種類の単一波長光を発光する冷陰極管
を規則的に配置したバックライトの構造図である。

【図６】本発明の一実施例を示すバックライトの構造図
であり、特に冷陰極管のリード線を直接インバータ回路
基板に接続したバックライトの断面図である。

【図７】本発明の一実施例を示すバックライトの構造図
であり、特にインバータ回路基板の冷陰極管と向かい合
う面に高反射表面処理を施したバックライトの構造図で
ある。

【図８】本発明の一実施例を示すバックライトの構造図
であり、特に複数のユニットを平面的につなぎ合わせた
バックライトの構造図である。

【図９】従来のバックライトの基本構造図である。

【図１０】従来のバックライトの外観図であり、特に上
面に光透過拡散板を配置したバックライトの外観図であ
る。

【符号の説明】

１ａ：直線状冷陰極管 １ｂ：端部を折り曲げた冷陰極管 １ｃ：端部を折り曲げた単一波長光を発する冷陰極管 ２ ：ランプハウス ３ａ：インバータ回路基板 ３ｂ：片面に反射機能を備えたインバータ回路基板 ４ ：高耐圧電線 ５ ：蛍光管支持台 ６ ：光透過拡散板 ７ ：枠 ８ ：保持ゴム ９ ：保護ケース

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底面に光反射体を具備した上面開口の扁平
   なランプハウス内底部に少なくとも１本以上の円筒光源
   を配し、該ランプハウスの開口部に光透過拡散体を具備
   したバックライトにおいて、少なくとも一方を折り曲げ
   た該円筒光源端部を該ランプハウス底部で保持すること
   を特徴とするバックライト。
2. 【請求項２】 １項記載のバックライトにおいて、該円
   筒光源の折り曲げた端部同士を隣接させ、複数の該円筒
   光源を直線状に並べることを特徴とするバックライト。
3. 【請求項３】 １項記載のバックライトにおいて、該円
   筒光源を重ねて配置することを特徴とするバックライ
   ト。
4. 【請求項４】 １項記載のバックライトにおいて、少な
   くとも２種類以上の単一波長光を発する円筒光源を交互
   に配置することを特徴とするバックライト。
5. 【請求項５】 １項記載のバックライトにおいて、該ラ
   ンプハウス背面に配置される配線基板に該円筒光源端部
   のリード線を直接接続することを特徴とするバックライ
   ト。
6. 【請求項６】 ５項記載のバックライトにおいて、該ラ
   ンプハウスの全部或いは一部を取り除き、該円筒光源と
   向かい合う面に高反射表面処理を施した該配線基板を具
   備することを特徴とするバックライト。
7. 【請求項７】 １〜６項記載のバックライトにおいて、
   該円筒光源を配置した該ランプハウス或いは該高反射表
   面処理済配線基板同士を平面的につなぎ合わせることを
   特徴とするバックライト。