バックライト装置
【課題】 大光量化と共に装置の薄型化、狭額縁化が図れるバックライト装置を提供する。
【解決手段】 本発明のバックライト装置１０は、長さが異なる長径と短径とを持つ断面扁平形状の長尺扁平蛍光ランプ１１を使用し、導光板１２の入射光面１２ａを当該導光板の発光エリア内に形成し、この入射光面と扁平蛍光ランプの長径方向に平行な幅広な発光面とを対向させて配置することで、直下式よりも厚みを薄くし、またエッジライト方式よりも幅を狭くでき、薄型化、狭額縁化、小形化が図る。
【解決手段】 本発明のバックライト装置１０は、長さが異なる長径と短径とを持つ断面扁平形状の長尺扁平蛍光ランプ１１を使用し、導光板１２の入射光面１２ａを当該導光板の発光エリア内に形成し、この入射光面と扁平蛍光ランプの長径方向に平行な幅広な発光面とを対向させて配置することで、直下式よりも厚みを薄くし、またエッジライト方式よりも幅を狭くでき、薄型化、狭額縁化、小形化が図る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶バックライト表示装置の画面が大型化されてきている。この大型の液晶バックライト表示装置に使用されているバックライト装置のほとんどは、直下型方式と呼ばれ、複数本の蛍光ランプを筐体底面に配列し、その上方に入射面が蛍光ランプと対向するように導光板を配置した構造である。この直下型は、バックライト発光エリアの発光輝度の均一化を図るために、蛍光ランプと導光板との距離を取る必要があり、またランプの使用本数が多くなり、装置として厚く重いものになる問題点があった。
【０００３】
このような問題点を解決するものとして、特開平１１−２８８６１１号公報（特許文献１）、特開２００１−３１２９１６号公報（特許文献２）、特開２００４−２５３３５４号公報（特許文献３）に記載されている、いわゆるタンデム式と呼ばれるバックライト装置が開発されている。
【０００４】
これらの特許文献に記載されているバックライト装置のいずれもがランプ軸に垂直な面の断面形状が真円となる真円蛍光ランプを採用している。このような真円蛍光ランプの場合、光放射方向の輝度が均一なため、導光板からの平面発光のための発光エリアの発光輝度を均一化するために導光板の入射光面に光を導入するためのリフレクタを設けたり（特許文献１、２）、あるいは蛍光ランプから発光エリア方向に発せられる光をライティングカーテンを設けて抑制したりするなど（特許文献３）、発光エリアでの発光輝度均一化のための光制御構造が複雑になる問題点があった。さらに、特許文献１、２に記載のバックライト装置の場合には、発光エリアの拡大あるいは発光エリアの狭額縁化に障害となる問題点もあった。
【特許文献１】特開平１１−２８８６１１号公報
【特許文献２】特開２００１−３１２９１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５３３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、大光量化と共に装置の薄型化、狭額縁化が図れるバックライト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】
請求項１の発明は、導光板の入射光面から蛍光ランプより放射される光を導入して当該導光板で平面形状の発光エリアを形成するバックライト装置において、前記蛍光ランプは、長さが異なる長径と短径とを持つ断面扁平形状の長尺扁平蛍光ランプを使用し、前記導光板の入射光面は、前記発光エリア内に形成され、かつ、この入射光面と前記扁平蛍光ランプの長径とを対向させて配置したものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１のバックライト装置において、前記導光板の入射光面は、前記扁平蛍光ランプの短径にも対向し発光エリア内に形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２のバックライト装置において、前記扁平蛍光ランプはその長径が対向する前記導光板の入射光面間に介在して発光エリア内に配置したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の発明のバックライト装置は、長さが異なる長径と短径を持つ扁平な断面形状の扁平蛍光ランプを、分割した導光板の対向する端面間に配置したものである。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４のバックライト装置において、前記扁平蛍光ランプを、その長径が前記導光板の板面に対して斜めになる姿勢で配置したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜５のバックライト装置において、前記導光板の発光エリアを除く少なくとも発光エリアの反対側の導光板面に光反射手段を形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１〜６のバックライト装置において、前記導光板の発光エリア側には拡散板を配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバックライト装置によれば、長さが異なる長径と短径とを持つ断面扁平形状の長尺扁平蛍光ランプを使用し、導光板の入射光面を当該導光板の発光エリア内に形成し、この入射光面と扁平蛍光ランプの長径方向に平行な幅広な発光面とを対向させて配置したことにより、扁平蛍光ランプの輝度分布特性により長径の端部から発生する光量を抑制し、短径端部から発生する光量を増すことができるため高輝度平面発光のバックライト装置を達成できる。しかも、直下式よりも厚みを薄くし、またエッジライト方式よりも薄型化、狭額縁化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１５】
（扁平ランプの特性）図１（ａ）は本発明のバックライト装置に使用する扁平蛍光ランプの径方向の平断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は径方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。同図の蛍光ランプ１は、ガラス管２の内壁面に蛍光体被膜が塗布され、ガラス管２の内部に希ガスおよび水銀が気密に封入され、ガラス管２の両端内部に一対の冷陰極からなる電極３ａ，３ｂを備えている。電極３ａ，３ｂはニッケルからなる板状電極であり、それぞれ導電線４ａ，４ｂが接続されている。導電線４ａ，４ｂはガラス管２の両端部に封着されており、電極３ａ，３ｂを固定するとともに、外部から供給されてきた電力を各電極３ａ，３ｂに供給する。
【００１６】
ガラス管２の放電空間の断面形状は、少なくともガラス管の内寸法長径２ｌと短径２ｓを用いて規定され、その長径は１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径は０．７〜１０．０ｍｍの範囲である。すなわち、断面形状を真円形ではなく、細い扁平形や楕円形にすることで、拡散陽光柱が得られるようにして、輝度ムラを防ぐとともに導光板や拡散板への入射効率を向上させる。ガラス管２の放電空間の断面形状は、例えば楕円形や扁平形とする。ここでは、一例として放電空聞の断面形状を先端から終端まで同一形状とする。以下、長径２ｌは「長径」、短径２ｓは「短径」と適宜略記する。
【００１７】
図２は、扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフである。同グラフでは、一例として、放電空間の短径を３．０ｍｍで一定にし、長径２ｌを変えることにより扁平率を変えた場合を示している。同図の相対全光束は、断面が真円形状（長径＝短径）の全光束を１００％とした。同グラフによると、長径が１４．０ｍｍ（扁平率７８．５％）よりも短い場合、すなわち扁平率が７８％よりも低い領域では、長径を長くする（扁平率を大きくする）ほど光束は向上するが、長径が１５．０ｍｍ以上に長くなると（扁平率が８０％以上になると）急激に光束が低下している。これは、長径が１４．０ｍｍの範囲までは陽光柱が拡散するが、１５．０ｍｍ以上になると陽光柱が収縮し、一部の蛍光体被膜しか発光しなくなるためである。
【００１８】
図３は、長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。同図に示すように、長径について拡散陽光柱が形成される範囲、すなわち収縮陽光柱が発生しない範囲は１４．０ｍｍ以下である。一方、長径を１．２ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、長径は、１．２ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。同図は、長径が１．２〜５．０ｍｍの範囲では短径が０．７ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難いことを示している。また、長径が５．０〜９．０ｍｍの範囲では短径が１．０ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難く、長径が９．０〜１４．０ｍｍの範囲では短径が１．５ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難いことを示している。
【００１９】
短径については、バックライト装置の薄型化を図るため１０．０ｍｍを越えて長くすべきではなく、また０．７ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、短径は、０．７ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。
【００２０】
また、希ガスは、６０．０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲で封入する。これは、冷陰極蛍光ランプを効率よく点灯させるためには、封入されるガス種、ガス圧によりランプ温度を最適化する必要があるところ、発光効率が最適となる封入ガスの設定範囲を定めたものである。
【００２１】
ここでは、一具体例として、長径を３．０ｍｍ（外寸法３．５ｍｍ）、短径を１．６ｍｍ（外寸法２．２ｍｍ）、扁平率４７％の扁平形の冷陰極蛍光ランプを用いる。比較例の冷陰極蛍光ランプは、断面形状を直径が２．０ｍｍ（外寸法３．０ｍｍ）の真円形とする。具体例、比較例ともにガラス管２の長さを２００ｍｍとし、ガラス管内にはアルゴン：ネオン＝１：９とする混合ガスおよび水銀を８ｋＰａの封入圧力で封入した。
【００２２】
図４は、陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示している。同図は、実施例のように放電空間の断面形状を扁平にしても、比較例の断面形状が真円形の場含と比べて陽光柱の状態に大きな違いはなく、拡散陽光柱となっており、発光効率が低下する収縮陽光柱とはならないことを示している。
【００２３】
図５は、エッジ式バックライト装置に冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。エッジ式バックライト装置に用いられる冷陰極蛍光ランプは、液晶表示装置の薄型化、狭額縁化が要求されるため、長径は最大で３．５ｍｍとした。図５では、断面形状が内寸法２．０ｍｍ（外寸法２．４ｍｍ）の真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて扁平率２５〜８０％の領域は発光効率が５％以上向上し、扁平率８〜４６％の領域は発光効率が１０％以上向上する結果が得られた。同図より、断面形状の長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とする。エッジ式バックライト装置のランプの扁平率［＝（長径−短径）／長径×１００％］は８〜８０％の範囲が好ましい。
【００２４】
また、６０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混含ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲でガラス管内に封入したことで、冷陰極蛍光ランプの発光効率を最適にすることができる。
【００２５】
以上により、エッジ式バックライト装置に用いる冷陰極蛍光ランプとして、断面形状の長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率を８〜８０％の範囲とすることで、断面形状が真円形のものと比べて発光効率を５％以上向上させることができる。
【００２６】
本発明のバックライト装置は、導光板の入射光面に対して、上述したランプ円周方向で輝度が異なる放電空間の断面形状が扁平や楕円形の扁平形冷陰極蛍光ランプ１を用いることを特徴としている。扁平ランプ１の輝度分布の一例を図６に示してある。扁平ランプ１の場合、その長径方向での輝度は低く、それに垂直な短径方向での輝度が高い特徴がある。その輝度差は、扁平率を変えることによって自在に調整することができる。図６は外径４ｍｍ、内径３ｍｍの真円ランプを扁平率４５％で加工したときの輝度分布である。長径方向と短径方向の輝度比は約１．４倍〜１．６倍程度に達する。そこで、バックライト装置を構成するのに、この扁平ランプ１の特徴を利用して、導光板の発光エリアに対して垂直になる姿勢で導光板の入射光面に対向するように配置した構成にすることで、導光板のランプ直上の輝度を抑え、かつ導光板に大光量の光を入射させることができ、輝度ムラが少なく、大光量を発するバックライト装置が実現できる。
【００２７】
（第１の実施の形態）図７は本発明の第１の実施の形態のバックライト装置１０の上面図であり、図８は断面図である。図７、図８において、１０はバックライト装置、１１は扁平蛍光ランプ、１２は導光板を表している。本実施の形態のバックライト装置は、上述した長円形断面あるいは楕円形断面の扁平形状の冷陰極蛍光ランプ１１、又は外部電極式の扁平蛍光ランプを分割した導光板１２１，１２２の端面の入射光面１２１ａ，１２２ａ間に１列又は複数列配置している。すなわち、扁平蛍光ランプ１１をその長径に平行な表裏の発光面が、分割して配置された導光板１２１と導光板１２２の対向して設けられた入射光面１２１ａ及び１２２ａの間に介在するように配置することでエッジライト式のバックライト装置を構成している。
【００２８】
本実施の形態のバックライト装置１０においては、扁平蛍光ランプ１１の輝度分布の作用で、分割した導光板１２１及び１２２の発光エリアを構成する発光部内にランプを配置することができるため、導光板１２の外側にランプを突出させて配置する必要がなく、省スペース化を図ることが可能であり、モジュール形状を小形化することが可能である。尚、扁平ランプ１１の形状は、長円形断面、楕円形断面、菱形断面等、長径と短径を持つ断面が扁平な形状の蛍光ランプを広く採用することができる。また、ランプの使用本数は１本に限らず、要求される輝度に対応して、導光板１２を３分割以上に分割し、複数本の扁平ランプ１１を分割した導光板１２の対向する端面の入射光面間に配置した構成にすることもできる。
【００２９】
（第２の実施の形態）図９は本発明の第２の実施の形態のバックライト装置１０を示している。本実施の形態では、扁平蛍光ランプ１１を導光板１２３，１２４間に配置する構成において、隣接する導光板１２３，１２４の端面の入射光面１２３ａ，１２４ａを斜面にして平行するように対向させ、その間隙に扁平蛍光ランプ１１を傾斜させて挿入した構成を特徴とする。尚、図９において、図７、図８と同様の要素には同一の符号を用いて示している。
【００３０】
本実施の形態のバックライト装置１０によれば、扁平蛍光ランプ１１を傾斜させて配置したことにより、図７に示した第１の実施の形態と同様のサイズの扁平ランプ１１を採用する場合には導光板１２の厚みを小さくでき、装置のいっそうの薄型化が図れる。また、本実施の形態によれば、扁平ランプ１１の断面積を大きくすることが可能であり、この扁平ランプ１１に電力を供給するためのインバータ負荷を抑えることも可能である。
【００３１】
尚、本実施の形態にあっても、第１の実施の形態と同様に、扁平ランプ１１の形状は、長円形断面、楕円形断面、菱形断面等、長径と短径を持つ断面が扁平な形状の蛍光ランプを広く採用することができる。また、ランプの使用本数は１本に限らず、要求される輝度に対応して、導光板１２を３分割以上に分割し、複数本の扁平ランプ１１を分割した導光板１２の対向する端面間に配置した構成にすることもできる。
【００３２】
（第３の実施の形態）図１０は本発明の第３の実施の形態のバックライト装置１０を示している。本実施の形態では、２本の扁平蛍光ランプ１１０，１１１を共に傾斜させ、かつ傾斜角が左右対称になる関係にして、それぞれ分割された導光板１２５，１２６の対向端面の入射光面１２５ａ，１２６ａ間、また分割された導光板１２６，１２７の対向端面の入射光面１２６ｂ，１２７ａ間に配置したことを特徴としている。
【００３３】
本実施の形態の場合、複数本の扁平蛍光ランプ１１を採用することで発光量を大きくすることができ、いっそうの薄型化が図れる。尚、本実施の形態にあっても、第１、第２の実施の形態と同様に、扁平ランプ１１の形状は、長円形断面、楕円形断面、菱形断面等、長径と短径を持つ断面が扁平な形状の蛍光ランプを広く採用することができる。また、ランプの使用本数は２本に限らず、要求される照度に対応して、導光板１２を４分割以上に分割し、３本以上の扁平蛍光ランプ１１を分割した導光板の対向する端面間に、隣りのランプとは逆向きの傾斜角を持つように配置した構成にすることもできる。
【００３４】
（第４の実施の形態）図１１、図１２は本発明の第４の実施の形態のバックライト装置１０を示している。本実施の形態の特徴は、図７に示した第１の実施の形態のバックライト装置に対して、導光板１２の表側に拡散シート１３を配置した点にある。このような拡散シート１３を採用することで、扁平蛍光ランプ１１の短径光放射面から発光エリアに向かって放射される光を拡散させて導光板１２内から発光エリアに放出される光と共に効率良く拡散させることができ、発光面の発光量を均一にならせることができる。
【００３５】
尚、図９に示した第２の実施の形態、図１０に示した第３の実施の形態に対しても、本実施の形態と同様に導光板の表側に拡散シート１３を配設することができ、それによって発光特性を向上させることができる。
【００３６】
（第５の実施の形態）図１３、図１４は本発明の第５の実施の形態のバックライト装置１０を示している。本実施の形態の特徴は、図７に示した第１の実施の形態のバックライト装置に対して、導光板１２の背面側と周面とにリフレクタ１４を配置した点にある。このようなリフレクタ１４を採用することで、導光板１２の背面側や側面側に漏れ出る光を少なくし、また扁平蛍光ランプ１１の光を導光板１２内に効率良く拡散させることができ、発光特性をさらに向上させることができる。このリフレクタ１４は、ケーシングとして別ピースの部品として作成したものに導光板及び扁平蛍光ランプを収容する構成、あるいは、導光板の背面側に金属蒸着膜等による反射膜を構成するように加工処理を施したものであってもよい。
【００３７】
尚、図９に示した第２の実施の形態、図１０に示した第３の実施の形態に対しても、本実施の形態と同様に導光板１２の背面と側面とを取り囲むようにリフレクタ１４を配設することができ、それによって発光特性をさらに向上させることができる。
【００３８】
（第６の実施の形態）図１５は本発明の第６の実施の形態のタンデム式バックライト装置１０の構造を示し、図１６はこのバックライト装置１０に装着して使用する扁平蛍光ランプ１１の構造を示している。図１５において、１１は扁平蛍光ランプ、１２８は導光板、１６は偏光板、１７は拡散シートを表している。導光板１２８の一端部には、矩形の切欠を施すことで垂直な入射光面１２８ａと水平な入射光面１２ｂが形成されている。
【００３９】
本実施の形態のタンデム式バックライト装置１０は、扁平蛍光ランプ１１を光源として用い、かつ、この扁平蛍光ランプ１１をその長径方向を導光板１２８の板面に対して垂直に配置している。例えば、タンデム方式１５インチバックライト装置の場合に、図１６に示すような長径５ｍｍ、短径２．２ｍｍの扁平蛍光ランプ１１を、長径方向を導光板１２８の入射光面１２８ａと対向させて垂直に配置する。この扁平蛍光ランプ１１は、長径方向に平行な幅広の発光面のうち、入射光面１２８ａと対向しない側において、ガラス管２の表面に金属蒸着膜２ａが形成してあって、ガラス管２内で発光した光を導光板１２８の入射光面１２８ａに対向した発光面側から取り出すようにしてある。水平な入射光面１２８ｂにそれと対向した扁平蛍光ランプ１１から入射する光は、導光板１２８が拡散板として作用し、入射光面１２８ａから導光板１２８に入射した光と共に発光面での輝度を均一化して導光板１２８から光を放射する作用がある。
【００４０】
尚、一方向性発光扁平蛍光ランプ１１の構造は、これに限定されず、光の非放射面側の蛍光体膜６を除去したアパーチャ構造のランプ、あるいは光の非放射面側の蛍光体膜６とガラス管２の内壁との間に反射膜を形成したものを採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】同図（ａ）は本発明で採用する扁平形冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図。
【図２】上記扁平形冷陰極蛍光ランプの扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフ。
【図３】上記扁平形冷陰極蛍光ランプの長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフ。
【図４】陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示す。
【図５】エッジ式バックライト装置に上記冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフ。
【図６】上記扁平形冷陰極蛍光ランプの輝度分布を示す説明図。
【図７】本発明の第１の実施の形態のバックライト装置の平面図。
【図８】上記実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態のバックライト装置の平面図。
【図１２】上記実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態のバックライト装置の平面図。
【図１４】上記実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図１５】本発明の第６の実施の形態のタンデム式バックライト装置の分解斜視図。
【図１６】同図（ａ）は上記実施の形態で使用する扁平蛍光ランプのランプ軸に沿った断面図、同図（ｂ）はそのランプ軸に垂直な面で切断した断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１ 扁平蛍光ランプ
２ ガラス管
３ａ，３ｂ 電極
１０ バックライト装置
１１ 扁平蛍光ランプ
１２ 導光板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶バックライト表示装置の画面が大型化されてきている。この大型の液晶バックライト表示装置に使用されているバックライト装置のほとんどは、直下型方式と呼ばれ、複数本の蛍光ランプを筐体底面に配列し、その上方に入射面が蛍光ランプと対向するように導光板を配置した構造である。この直下型は、バックライト発光エリアの発光輝度の均一化を図るために、蛍光ランプと導光板との距離を取る必要があり、またランプの使用本数が多くなり、装置として厚く重いものになる問題点があった。
【０００３】
このような問題点を解決するものとして、特開平１１−２８８６１１号公報（特許文献１）、特開２００１−３１２９１６号公報（特許文献２）、特開２００４−２５３３５４号公報（特許文献３）に記載されている、いわゆるタンデム式と呼ばれるバックライト装置が開発されている。
【０００４】
これらの特許文献に記載されているバックライト装置のいずれもがランプ軸に垂直な面の断面形状が真円となる真円蛍光ランプを採用している。このような真円蛍光ランプの場合、光放射方向の輝度が均一なため、導光板からの平面発光のための発光エリアの発光輝度を均一化するために導光板の入射光面に光を導入するためのリフレクタを設けたり（特許文献１、２）、あるいは蛍光ランプから発光エリア方向に発せられる光をライティングカーテンを設けて抑制したりするなど（特許文献３）、発光エリアでの発光輝度均一化のための光制御構造が複雑になる問題点があった。さらに、特許文献１、２に記載のバックライト装置の場合には、発光エリアの拡大あるいは発光エリアの狭額縁化に障害となる問題点もあった。
【特許文献１】特開平１１−２８８６１１号公報
【特許文献２】特開２００１−３１２９１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５３３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、大光量化と共に装置の薄型化、狭額縁化が図れるバックライト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】
請求項１の発明は、導光板の入射光面から蛍光ランプより放射される光を導入して当該導光板で平面形状の発光エリアを形成するバックライト装置において、前記蛍光ランプは、長さが異なる長径と短径とを持つ断面扁平形状の長尺扁平蛍光ランプを使用し、前記導光板の入射光面は、前記発光エリア内に形成され、かつ、この入射光面と前記扁平蛍光ランプの長径とを対向させて配置したものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１のバックライト装置において、前記導光板の入射光面は、前記扁平蛍光ランプの短径にも対向し発光エリア内に形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２のバックライト装置において、前記扁平蛍光ランプはその長径が対向する前記導光板の入射光面間に介在して発光エリア内に配置したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の発明のバックライト装置は、長さが異なる長径と短径を持つ扁平な断面形状の扁平蛍光ランプを、分割した導光板の対向する端面間に配置したものである。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４のバックライト装置において、前記扁平蛍光ランプを、その長径が前記導光板の板面に対して斜めになる姿勢で配置したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜５のバックライト装置において、前記導光板の発光エリアを除く少なくとも発光エリアの反対側の導光板面に光反射手段を形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１〜６のバックライト装置において、前記導光板の発光エリア側には拡散板を配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバックライト装置によれば、長さが異なる長径と短径とを持つ断面扁平形状の長尺扁平蛍光ランプを使用し、導光板の入射光面を当該導光板の発光エリア内に形成し、この入射光面と扁平蛍光ランプの長径方向に平行な幅広な発光面とを対向させて配置したことにより、扁平蛍光ランプの輝度分布特性により長径の端部から発生する光量を抑制し、短径端部から発生する光量を増すことができるため高輝度平面発光のバックライト装置を達成できる。しかも、直下式よりも厚みを薄くし、またエッジライト方式よりも薄型化、狭額縁化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１５】
（扁平ランプの特性）図１（ａ）は本発明のバックライト装置に使用する扁平蛍光ランプの径方向の平断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は径方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。同図の蛍光ランプ１は、ガラス管２の内壁面に蛍光体被膜が塗布され、ガラス管２の内部に希ガスおよび水銀が気密に封入され、ガラス管２の両端内部に一対の冷陰極からなる電極３ａ，３ｂを備えている。電極３ａ，３ｂはニッケルからなる板状電極であり、それぞれ導電線４ａ，４ｂが接続されている。導電線４ａ，４ｂはガラス管２の両端部に封着されており、電極３ａ，３ｂを固定するとともに、外部から供給されてきた電力を各電極３ａ，３ｂに供給する。
【００１６】
ガラス管２の放電空間の断面形状は、少なくともガラス管の内寸法長径２ｌと短径２ｓを用いて規定され、その長径は１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径は０．７〜１０．０ｍｍの範囲である。すなわち、断面形状を真円形ではなく、細い扁平形や楕円形にすることで、拡散陽光柱が得られるようにして、輝度ムラを防ぐとともに導光板や拡散板への入射効率を向上させる。ガラス管２の放電空間の断面形状は、例えば楕円形や扁平形とする。ここでは、一例として放電空聞の断面形状を先端から終端まで同一形状とする。以下、長径２ｌは「長径」、短径２ｓは「短径」と適宜略記する。
【００１７】
図２は、扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフである。同グラフでは、一例として、放電空間の短径を３．０ｍｍで一定にし、長径２ｌを変えることにより扁平率を変えた場合を示している。同図の相対全光束は、断面が真円形状（長径＝短径）の全光束を１００％とした。同グラフによると、長径が１４．０ｍｍ（扁平率７８．５％）よりも短い場合、すなわち扁平率が７８％よりも低い領域では、長径を長くする（扁平率を大きくする）ほど光束は向上するが、長径が１５．０ｍｍ以上に長くなると（扁平率が８０％以上になると）急激に光束が低下している。これは、長径が１４．０ｍｍの範囲までは陽光柱が拡散するが、１５．０ｍｍ以上になると陽光柱が収縮し、一部の蛍光体被膜しか発光しなくなるためである。
【００１８】
図３は、長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。同図に示すように、長径について拡散陽光柱が形成される範囲、すなわち収縮陽光柱が発生しない範囲は１４．０ｍｍ以下である。一方、長径を１．２ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、長径は、１．２ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。同図は、長径が１．２〜５．０ｍｍの範囲では短径が０．７ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難いことを示している。また、長径が５．０〜９．０ｍｍの範囲では短径が１．０ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難く、長径が９．０〜１４．０ｍｍの範囲では短径が１．５ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難いことを示している。
【００１９】
短径については、バックライト装置の薄型化を図るため１０．０ｍｍを越えて長くすべきではなく、また０．７ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、短径は、０．７ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。
【００２０】
また、希ガスは、６０．０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲で封入する。これは、冷陰極蛍光ランプを効率よく点灯させるためには、封入されるガス種、ガス圧によりランプ温度を最適化する必要があるところ、発光効率が最適となる封入ガスの設定範囲を定めたものである。
【００２１】
ここでは、一具体例として、長径を３．０ｍｍ（外寸法３．５ｍｍ）、短径を１．６ｍｍ（外寸法２．２ｍｍ）、扁平率４７％の扁平形の冷陰極蛍光ランプを用いる。比較例の冷陰極蛍光ランプは、断面形状を直径が２．０ｍｍ（外寸法３．０ｍｍ）の真円形とする。具体例、比較例ともにガラス管２の長さを２００ｍｍとし、ガラス管内にはアルゴン：ネオン＝１：９とする混合ガスおよび水銀を８ｋＰａの封入圧力で封入した。
【００２２】
図４は、陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示している。同図は、実施例のように放電空間の断面形状を扁平にしても、比較例の断面形状が真円形の場含と比べて陽光柱の状態に大きな違いはなく、拡散陽光柱となっており、発光効率が低下する収縮陽光柱とはならないことを示している。
【００２３】
図５は、エッジ式バックライト装置に冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。エッジ式バックライト装置に用いられる冷陰極蛍光ランプは、液晶表示装置の薄型化、狭額縁化が要求されるため、長径は最大で３．５ｍｍとした。図５では、断面形状が内寸法２．０ｍｍ（外寸法２．４ｍｍ）の真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて扁平率２５〜８０％の領域は発光効率が５％以上向上し、扁平率８〜４６％の領域は発光効率が１０％以上向上する結果が得られた。同図より、断面形状の長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とする。エッジ式バックライト装置のランプの扁平率［＝（長径−短径）／長径×１００％］は８〜８０％の範囲が好ましい。
【００２４】
また、６０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混含ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲でガラス管内に封入したことで、冷陰極蛍光ランプの発光効率を最適にすることができる。
【００２５】
以上により、エッジ式バックライト装置に用いる冷陰極蛍光ランプとして、断面形状の長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率を８〜８０％の範囲とすることで、断面形状が真円形のものと比べて発光効率を５％以上向上させることができる。
【００２６】
本発明のバックライト装置は、導光板の入射光面に対して、上述したランプ円周方向で輝度が異なる放電空間の断面形状が扁平や楕円形の扁平形冷陰極蛍光ランプ１を用いることを特徴としている。扁平ランプ１の輝度分布の一例を図６に示してある。扁平ランプ１の場合、その長径方向での輝度は低く、それに垂直な短径方向での輝度が高い特徴がある。その輝度差は、扁平率を変えることによって自在に調整することができる。図６は外径４ｍｍ、内径３ｍｍの真円ランプを扁平率４５％で加工したときの輝度分布である。長径方向と短径方向の輝度比は約１．４倍〜１．６倍程度に達する。そこで、バックライト装置を構成するのに、この扁平ランプ１の特徴を利用して、導光板の発光エリアに対して垂直になる姿勢で導光板の入射光面に対向するように配置した構成にすることで、導光板のランプ直上の輝度を抑え、かつ導光板に大光量の光を入射させることができ、輝度ムラが少なく、大光量を発するバックライト装置が実現できる。
【００２７】
（第１の実施の形態）図７は本発明の第１の実施の形態のバックライト装置１０の上面図であり、図８は断面図である。図７、図８において、１０はバックライト装置、１１は扁平蛍光ランプ、１２は導光板を表している。本実施の形態のバックライト装置は、上述した長円形断面あるいは楕円形断面の扁平形状の冷陰極蛍光ランプ１１、又は外部電極式の扁平蛍光ランプを分割した導光板１２１，１２２の端面の入射光面１２１ａ，１２２ａ間に１列又は複数列配置している。すなわち、扁平蛍光ランプ１１をその長径に平行な表裏の発光面が、分割して配置された導光板１２１と導光板１２２の対向して設けられた入射光面１２１ａ及び１２２ａの間に介在するように配置することでエッジライト式のバックライト装置を構成している。
【００２８】
本実施の形態のバックライト装置１０においては、扁平蛍光ランプ１１の輝度分布の作用で、分割した導光板１２１及び１２２の発光エリアを構成する発光部内にランプを配置することができるため、導光板１２の外側にランプを突出させて配置する必要がなく、省スペース化を図ることが可能であり、モジュール形状を小形化することが可能である。尚、扁平ランプ１１の形状は、長円形断面、楕円形断面、菱形断面等、長径と短径を持つ断面が扁平な形状の蛍光ランプを広く採用することができる。また、ランプの使用本数は１本に限らず、要求される輝度に対応して、導光板１２を３分割以上に分割し、複数本の扁平ランプ１１を分割した導光板１２の対向する端面の入射光面間に配置した構成にすることもできる。
【００２９】
（第２の実施の形態）図９は本発明の第２の実施の形態のバックライト装置１０を示している。本実施の形態では、扁平蛍光ランプ１１を導光板１２３，１２４間に配置する構成において、隣接する導光板１２３，１２４の端面の入射光面１２３ａ，１２４ａを斜面にして平行するように対向させ、その間隙に扁平蛍光ランプ１１を傾斜させて挿入した構成を特徴とする。尚、図９において、図７、図８と同様の要素には同一の符号を用いて示している。
【００３０】
本実施の形態のバックライト装置１０によれば、扁平蛍光ランプ１１を傾斜させて配置したことにより、図７に示した第１の実施の形態と同様のサイズの扁平ランプ１１を採用する場合には導光板１２の厚みを小さくでき、装置のいっそうの薄型化が図れる。また、本実施の形態によれば、扁平ランプ１１の断面積を大きくすることが可能であり、この扁平ランプ１１に電力を供給するためのインバータ負荷を抑えることも可能である。
【００３１】
尚、本実施の形態にあっても、第１の実施の形態と同様に、扁平ランプ１１の形状は、長円形断面、楕円形断面、菱形断面等、長径と短径を持つ断面が扁平な形状の蛍光ランプを広く採用することができる。また、ランプの使用本数は１本に限らず、要求される輝度に対応して、導光板１２を３分割以上に分割し、複数本の扁平ランプ１１を分割した導光板１２の対向する端面間に配置した構成にすることもできる。
【００３２】
（第３の実施の形態）図１０は本発明の第３の実施の形態のバックライト装置１０を示している。本実施の形態では、２本の扁平蛍光ランプ１１０，１１１を共に傾斜させ、かつ傾斜角が左右対称になる関係にして、それぞれ分割された導光板１２５，１２６の対向端面の入射光面１２５ａ，１２６ａ間、また分割された導光板１２６，１２７の対向端面の入射光面１２６ｂ，１２７ａ間に配置したことを特徴としている。
【００３３】
本実施の形態の場合、複数本の扁平蛍光ランプ１１を採用することで発光量を大きくすることができ、いっそうの薄型化が図れる。尚、本実施の形態にあっても、第１、第２の実施の形態と同様に、扁平ランプ１１の形状は、長円形断面、楕円形断面、菱形断面等、長径と短径を持つ断面が扁平な形状の蛍光ランプを広く採用することができる。また、ランプの使用本数は２本に限らず、要求される照度に対応して、導光板１２を４分割以上に分割し、３本以上の扁平蛍光ランプ１１を分割した導光板の対向する端面間に、隣りのランプとは逆向きの傾斜角を持つように配置した構成にすることもできる。
【００３４】
（第４の実施の形態）図１１、図１２は本発明の第４の実施の形態のバックライト装置１０を示している。本実施の形態の特徴は、図７に示した第１の実施の形態のバックライト装置に対して、導光板１２の表側に拡散シート１３を配置した点にある。このような拡散シート１３を採用することで、扁平蛍光ランプ１１の短径光放射面から発光エリアに向かって放射される光を拡散させて導光板１２内から発光エリアに放出される光と共に効率良く拡散させることができ、発光面の発光量を均一にならせることができる。
【００３５】
尚、図９に示した第２の実施の形態、図１０に示した第３の実施の形態に対しても、本実施の形態と同様に導光板の表側に拡散シート１３を配設することができ、それによって発光特性を向上させることができる。
【００３６】
（第５の実施の形態）図１３、図１４は本発明の第５の実施の形態のバックライト装置１０を示している。本実施の形態の特徴は、図７に示した第１の実施の形態のバックライト装置に対して、導光板１２の背面側と周面とにリフレクタ１４を配置した点にある。このようなリフレクタ１４を採用することで、導光板１２の背面側や側面側に漏れ出る光を少なくし、また扁平蛍光ランプ１１の光を導光板１２内に効率良く拡散させることができ、発光特性をさらに向上させることができる。このリフレクタ１４は、ケーシングとして別ピースの部品として作成したものに導光板及び扁平蛍光ランプを収容する構成、あるいは、導光板の背面側に金属蒸着膜等による反射膜を構成するように加工処理を施したものであってもよい。
【００３７】
尚、図９に示した第２の実施の形態、図１０に示した第３の実施の形態に対しても、本実施の形態と同様に導光板１２の背面と側面とを取り囲むようにリフレクタ１４を配設することができ、それによって発光特性をさらに向上させることができる。
【００３８】
（第６の実施の形態）図１５は本発明の第６の実施の形態のタンデム式バックライト装置１０の構造を示し、図１６はこのバックライト装置１０に装着して使用する扁平蛍光ランプ１１の構造を示している。図１５において、１１は扁平蛍光ランプ、１２８は導光板、１６は偏光板、１７は拡散シートを表している。導光板１２８の一端部には、矩形の切欠を施すことで垂直な入射光面１２８ａと水平な入射光面１２ｂが形成されている。
【００３９】
本実施の形態のタンデム式バックライト装置１０は、扁平蛍光ランプ１１を光源として用い、かつ、この扁平蛍光ランプ１１をその長径方向を導光板１２８の板面に対して垂直に配置している。例えば、タンデム方式１５インチバックライト装置の場合に、図１６に示すような長径５ｍｍ、短径２．２ｍｍの扁平蛍光ランプ１１を、長径方向を導光板１２８の入射光面１２８ａと対向させて垂直に配置する。この扁平蛍光ランプ１１は、長径方向に平行な幅広の発光面のうち、入射光面１２８ａと対向しない側において、ガラス管２の表面に金属蒸着膜２ａが形成してあって、ガラス管２内で発光した光を導光板１２８の入射光面１２８ａに対向した発光面側から取り出すようにしてある。水平な入射光面１２８ｂにそれと対向した扁平蛍光ランプ１１から入射する光は、導光板１２８が拡散板として作用し、入射光面１２８ａから導光板１２８に入射した光と共に発光面での輝度を均一化して導光板１２８から光を放射する作用がある。
【００４０】
尚、一方向性発光扁平蛍光ランプ１１の構造は、これに限定されず、光の非放射面側の蛍光体膜６を除去したアパーチャ構造のランプ、あるいは光の非放射面側の蛍光体膜６とガラス管２の内壁との間に反射膜を形成したものを採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】同図（ａ）は本発明で採用する扁平形冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図。
【図２】上記扁平形冷陰極蛍光ランプの扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフ。
【図３】上記扁平形冷陰極蛍光ランプの長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフ。
【図４】陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示す。
【図５】エッジ式バックライト装置に上記冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフ。
【図６】上記扁平形冷陰極蛍光ランプの輝度分布を示す説明図。
【図７】本発明の第１の実施の形態のバックライト装置の平面図。
【図８】上記実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態のバックライト装置の平面図。
【図１２】上記実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態のバックライト装置の平面図。
【図１４】上記実施の形態のバックライト装置の断面図。
【図１５】本発明の第６の実施の形態のタンデム式バックライト装置の分解斜視図。
【図１６】同図（ａ）は上記実施の形態で使用する扁平蛍光ランプのランプ軸に沿った断面図、同図（ｂ）はそのランプ軸に垂直な面で切断した断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１ 扁平蛍光ランプ
２ ガラス管
３ａ，３ｂ 電極
１０ バックライト装置
１１ 扁平蛍光ランプ
１２ 導光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板の入射光面から蛍光ランプより放射される光を導入して当該導光板で平面形状の発光エリアを形成するバックライト装置において、
前記蛍光ランプは、長さが異なる長径と短径とを持つ断面扁平形状の長尺扁平蛍光ランプを使用し、
前記導光板の入射光面は、前記発光エリア内に形成され、かつ、この入射光面と前記扁平蛍光ランプの長径とを対向させて配置したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記導光板の入射光面は、前記扁平蛍光ランプの短径にも対向し発光エリア内に形成したものであることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記扁平蛍光ランプは、その長径が対向する前記導光板の入射光面間に介在して発光エリア内に配置したものであることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項４】
長さが異なる長径と短径を持つ扁平な断面形状の扁平蛍光ランプを、分割した導光板の対向する端面間に配置したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項５】
前記扁平蛍光ランプを、その長径が前記導光板の板面に対して斜めになる姿勢で配置したことを特徴とする請求項４に記載のバックライト装置。
【請求項６】
前記導光板の発光エリアを除く少なくとも発光エリアの反対側の導光板面に光反射手段を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記導光板の発光エリア側には拡散板を配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項１】
導光板の入射光面から蛍光ランプより放射される光を導入して当該導光板で平面形状の発光エリアを形成するバックライト装置において、
前記蛍光ランプは、長さが異なる長径と短径とを持つ断面扁平形状の長尺扁平蛍光ランプを使用し、
前記導光板の入射光面は、前記発光エリア内に形成され、かつ、この入射光面と前記扁平蛍光ランプの長径とを対向させて配置したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記導光板の入射光面は、前記扁平蛍光ランプの短径にも対向し発光エリア内に形成したものであることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記扁平蛍光ランプは、その長径が対向する前記導光板の入射光面間に介在して発光エリア内に配置したものであることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項４】
長さが異なる長径と短径を持つ扁平な断面形状の扁平蛍光ランプを、分割した導光板の対向する端面間に配置したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項５】
前記扁平蛍光ランプを、その長径が前記導光板の板面に対して斜めになる姿勢で配置したことを特徴とする請求項４に記載のバックライト装置。
【請求項６】
前記導光板の発光エリアを除く少なくとも発光エリアの反対側の導光板面に光反射手段を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記導光板の発光エリア側には拡散板を配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバックライト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−３４４５６９（Ｐ２００６−３４４５６９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２３９３１（Ｐ２００５−２２３９３１）
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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