CN1940679A - 背光灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种背光灯系统，谋求即使对于发光面积大的大型背光灯系统，作为光源仍能以发光面积较窄的光源与其对应，从而实现系统小型化、减轻重量。单元这种背光灯系统包括：平面型光源L，该平面型光源L发光面21的面积SL比背光灯系统发光面22的面积SB小；以及光放大单元12，用于使该平面型光源L发光面发出的光在到达背光灯系统的发光面22之前放大到该发光面22的面积。

Description

背光灯系统

技术领域

本发明涉及液晶显示装置等用的背光灯系统。

背景技术

特開2005-32722号公报示出一种代替直线型荧光灯作为光源装有平面型荧光灯的液晶显示装置用的背光灯系统。装在该背光灯系统上的平面型荧光灯被注入放电气体，并形成在内壁上形成荧光层包括多个分开的平的放电空间在内的光源本体。在该光源本体表面形成放电电压外加部，在多个放电空间上产生具有均匀亮度的光。

然而，近些年里，随着大型液晶电视的普及，背光灯系统的大型化工作也在不断地进行。为了与此相对应作为光源的平面型荧光灯也要大型化直至与其相应的大小。

然而，当平面型荧光灯一做大，就会产生以下问题：(a)在制造灯时，需要大规模的制造设备，灯的生产成本提高，(b)由于灯的电极间距离增加，外加电压升高，所以在灯的大型化上产生极限，(c)由于所用玻璃构件的使用量增加，所以灯变重，难以使背光灯的重量减轻等。

另外，在作为上述平面型荧光灯的紫外线源封入水银构成灯的情况下，荧光灯的亮度受封入的水银蒸汽压即灯的管壁温度影响很大，发光效率最高的灯管壁温度为50～60℃，由于具有这一特性，所以一旦灯大型化便产生以下的问题。

第1个问题是：因构成放电容器的玻璃材料的热容量增大，即使对灯通电，管壁温度升温迟缓，亮度上升速度慢。

第2个问题是：因灯的单位发光面积的投入电功率低，另外玻璃构件的散热面积大，所以难以达到发光效率最佳的管壁温度，最终，灯的发光效率降低。

本发明为解决上述现有技术的问题而提出，其目的在于提供一种对于发光面积大的大型背光灯系统，作为光源仍能以与具有发光面积比该系统的发光面积窄的发光面的光源相对应，能解决上述现有技术问题的背光灯系统。

发明内容

本发明的背光灯系统，包括：具有发光面设置在正面的背光灯系统框体、及收装在该框体内具有面积比所述背光灯系统框体的发光面面积小的发光面的平面型光源；以及使来自该平面型光源的发光面的光在到达所述背光灯系统的发光面之前放大至所述背光灯系统的发光面面积的光放大单元，所述光放大单元是具有光放大特性的光学透镜，以在所述平面型光源的发光面和所述背光灯系统的发光面之间设置间隔的状态，配置在所述背光灯系统的发光面。

另外，在本发明的背光灯系统中，所述光学透镜是透镜、菲涅耳透镜、线性菲涅耳透镜、棱镜片中的一种或多种的组合。

再有，在本发明的背光灯系统中，所述平面型光源配置多台。

再有，在本发明的背光灯系统中，利用侧壁分隔所述多台平面型光源之间。

再有，在本发明的背光灯系统中，将所述平面型光源中相邻分区的测壁高度，做成比平面型光源的照射面和背光灯的照射面之间的间隔低。

再有，在本发明的背光灯系统中，使所述多台平面型光源同时发光。

本发明的背光灯系统，对于该背光灯系统的发光面面积，安装具有面积比其小的发光面的平面型光源，即使系统的发光面面积增大，仍能以具有面积比其小的发光面的光源与其对应，通过光源的降低成本和减轻重量从而力求使背光灯系统降低成本和减轻重量。

另外，采用本发明，则作为背光灯系统即使发光面面积增大，由于能用具有面积比其小的发光面的光源与其对应，所以在光源的发光源上使用水银时，与现有的构成相比能减少玻璃的使用量，管壁温度能容易地达到发光效率的最佳值50～60℃，亮度上升速度快，另外能提供高效的背光灯系统。

附图说明

图1为装在本发明实施方式1的背光灯系统上的平面型荧光灯的立体图。

图2为上述平面型荧光灯的局部剖开的立体图。

图3为从上述平面型荧光灯的背面基板一侧看表示局部剖开的立体图。

图4为上述平面型荧光灯变形例的剖视图。

图5为本发明实施方式1的背光灯系统分解立体图。

图6为上述实施方式1的背光灯系统的剖视图。

图7为本发明实施方式2的背光灯系统分解立体图。

图8为上述实施方式2的背光灯系统的剖视图。

图9表示图7示出的作为光放大板15的实施例的光学透镜，图9(a)表示俯视图、图9(b)表示沿图9(a)的直线A-A’的剖视图、图9(c)为用图9(b)的虚线B围着的部分的放大剖视图。

图10为本发明实施方式3的背光灯系统分解立体图。

图11为上述实施方式3的背光灯系统的剖视图。

图12为本发明实施方式4的背光灯系统分解立体图。

图13为上述实施方式4的背光灯系统的剖视图。

标号说明

11a前框

11b后框

12侧壁

12A、12B、12C、12D侧壁

13散射片

14光学片

15光放大片

21发光面

22发光面

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

实施方式1

图1～图3表示安装在本发明的一实施方式的背光灯系统中作为平面型光源用的平面型荧光灯L。本实施方式的平面型荧光灯L，通过以实质上一定的间隔使由透光的玻璃板构成的正面基板1、以及将侧壁3和隔板5一体形成的背面基板2对向配置，并用烧结玻璃将周边部分密封完成平面型放电容器的结构。

在该平面型荧光灯L的内部，作为放电媒体将水银蒸汽、和氙、氪、氩、氖、氦中的一种气体、或两种及两种以上的气体混合后，以数kPa至几百kPa的封装压力封入。作为封入气体之一个示例，可以列举出水银和氖、氬的混合气体。在这种情况下，氖和氬的比率在发光效率及灯低电压起动优先时其构成为和氖的配比大多取50∶50～99∶1，在发光的上升速度优先时其构成为和氬的配比大多取1∶99～50∶50。

关于气体压力其范围为1Torr～700Torr，考虑到低电压起动、发光效率、寿命等，最好设定在20～100Torr范围。

在正面基板1外表面，沿放电容器的端部配置外加高电压的外部电极6a和外加低电压的外部电极6b，并使其不与放电媒体接触。在本实施方式的情况下，用玻璃构件即正面基板1自身将外部电极6a、6b和放电媒体隔断，但也可用电介质层隔断。另外本实施方式中采用将双侧的电极6a、6b和放电媒体隔断的构成，也可以采用将一侧的电极作为内部电极，而另一侧只有两电极和放电媒体隔断的构成。另外，在本实施方式中，外部电极6a、6b只设于正面基板1，但也可以采用只在背面基板2形成外部电极的构成、或在正面基板1和背面基板2的两面形成的构成、或也在正面基板1、背面基板2及正面基板1和背面基板2接合的侧面形成的构成。

作为电极形成方法，可以采用通过导电性粘接剂将铝等导电带形成于放电容器上的方法、或网印印刷银等金属粉和溶剂、以及粘接剂混合而成的导电糊，用分配器(ティスバンサ一)涂布或浸渍，再涂布于放电容器表面后、干燥、烧结而形成的方法、或者将至少含有锡、铟，铋、铅、锌、锑、或银的1种及1种以上的焊料加热熔融物例如边施加超声波振动边用分配器或浸渍涂布于放电容器表面的方法等。为了提高电极层和放电容器的粘结效果，例如可采用喷砂处理使形成电极处放电容器表面凹凸不平的方法

外部电极6a、6b的形状除了为图中示出的带状外，可以采用朝向用隔板5分开的各放电空间8形成凸部等各种异形的形状。另外，图中虽然表示1对电极但也可以用多对电极构成。

在背面基板2上一体形成的细长的隔板5按规定的间隔进行配置，保持正面基板1和背面基板2之间的间隔一定，同时还防止因放电容器内外气体压力差灯管爆裂而破损。另外，隔板5相对电极6a、6b沿垂直方向配置，将电极6a、6b之间分割成多个放电空间8。

隔板5的形状除了图中示出的断面为梯形形状以外，还能采用如图4(a)所示的波浪形、如图4(b)所示的半椭圆形等任意形状。另外，也能如图4(c)所示正面基板1和背面基板2为平板形，个别地设置隔板5的构成。另外，虽然本实施方式中对背面基板2作热加工一体地形成，但也可以采用如图4(d)、(e)所示，对正面基板1作热加工使其和平板的背面基板2贴在一起的构成，或如图4(f)所示，对正面基板1和背面基板2作热加工使它们贴在一起的构成。

由隔板5分割开的放电空间8的大小根据所需要的灯的起动电压、灯管电压及光量来设定，例如放电空间8的宽W按0.5～30mm的范围设定，放电空间8的高H按0.5～6mm的范围设定。图4中示出将所分割的各放电空间8的面积全部相同的情形，但也可以采用根据场所使放电空间的断面积不同的构成。

在正面基板1、背面基板2、隔板5的内侧，分别形成荧光体层4。该荧光体层4将通过放电由放电媒体放射出的紫外线变换成可见光。荧光体层4通常采用照明、冷阴极荧光灯、PDP使用的荧光体，单独或发光颜色不同的多种荧光体混合后涂布。还有，也可以将发颜色不同的光的荧光体个别地涂布成条纹状或点状构成荧光体层4。

为了使来自背面基板2一侧的荧光体的光无损耗地透过，射出光的正面基板1的荧光体层4例如其构成为将平均粒径(1次颗粒直径)约2.5μm及其以上的荧光体粒子薄薄地形成厚度5～15μm的一层。另一方面，未射出光的背面基板2的荧光体层4为了将更多光引至正面基板1一侧，其构成例如为将平均粒径约2.5μm及其以下的荧光体粒子厚厚地形成厚度30～100μm的一层，以提高反射亮度。

另外，虽然图中未示出，但在形成电极6a、6b的基板1上，在形成电极处的基板内侧有荧光体层4时，荧光体层4由于放电而溅射加速气体的消耗速度，所以通常的构成为在设置电极6a、6b处的基板1的内侧不设荧光体层。

在背面基板2和荧光体层4之间，也能形成微粒和金属氧化物的反射层。另外正面基板1及背面基板2和荧光体层4之间例如形成氧化钛、氧化铝、氧化钇等金属氧化物层，防止水银向玻璃表面移动、或也能吸收放电产生的紫外线。再有，本实施方式中，在双方的玻璃构件的基板12的内表面上设荧光体层4，但也可以为省去任何一方荧光体层的构成。另外，也可以采用省去正面基板1和背面基板2双方的荧光体层4，直接利用放电媒体放射出的可见光的形式。

在高电压一侧的外部电极6a和低电压一侧的外部电极6b之间，通过外加频率10～200kHz的矩形波电压、三角形波电压、正弦波电压，激励放电空间内水银及稀有气体使其放电产生紫外线，通过使紫外线照射荧光体发出可见光，向外射出。

图5、图6示出使用上述平面型光源L的背光灯系统，背光灯系统的框体由前框11a和后框11b构成，平面型光源L离开背光灯系统后框11b底面0.1～5mm进行配置。平面型光源L发光面21的发光面积SL设定成比背光灯系统发光面22的发光面积SB小。最好发光面积比SL/SB设定在0.95～0.2。

由于平面型光源L发光面21的发光面积SL比背光灯系统发光面22的发光面积SB小，因此在平面型光源L周围配置有斜面形状的侧壁12，能将光有效地引导至背光灯发光面21提高背光灯系统发光均匀性。又因在侧壁12的背面有自由的空间，所以例如利用侧壁为平面型光源L的不发光部即侧壁或电极6a、6b遮光，收容平面型光源L的点亮电路16能将背光灯系统做得更薄。

再有，为了提高灯发光均匀性，在平面型光源L的正面基板1一侧空出约0.1～30mm的间隔配置透过率大于等于40％的散射板13。再为了提高发光均匀性或亮度在散射板13的上面配置散射片、聚光片、偏振光反射片等光学片14。该光学片14在需要时使用。

通过加大平面型光源L至散射板13的距离DL，即使减小平面型光源L的发光面积SL，仍能使背光灯系统发光面22的发光均匀。

在以上构成的实施方式1的背光灯系统中，平面型光源L的发光面21和该系统的发光面22之间空开距离DL，同时由于平面型光源L发出的光散射并照射在该系统的发光面22上，从此作为背照光向外射出，所以能将平面型光源L发光面21的发光面积SL做得比背光灯系统发光面22的发光面积SB小，通过这样，即便在加大背光灯系统的发光面积SB时，依旧不必将平面型光源L做成(和背光灯系统)同样大小，也就能采用小形的光源，通过使光源的成本降低、重量减轻从而力求背光灯系统也能成本降低、重量减轻。另外，尽管背光灯系统发光面面积增大，仍能用具有面积比其小的发光面的平面型光源来对应，故在光源的发光源用水银的情况下，相比现有的构成能减少玻璃使用量，管壁温度达到发光效率的最佳值50～60℃很容易，亮度上升速度快，另外能实现高效的背光灯系统。

实施方式2

图7、图8示出本发明实施方式2的背光灯系统。本实施方式的背光灯系统中，其特点是，作为光放大单元设置在表面形成直线型或圆形的槽的板或片，例如将透镜、菲涅耳透镜、线性菲涅耳透镜、棱镜片中的一种或多种的组合的光放大片15或板，代替实施方式1的光学片14。

本实施方式中采用的平面型光源L和实施方式1采用的相同，为图1～图3示出的平面型荧光灯。在图7、图8中，在与实施方式1公用的要素上标注通用的标记进行表示。

背光灯系统的框体由前框11a和后框11b构成。平面型光源L离开背光灯的后壳11b的底面0.1～5mm进行配置。平面型光源L发光面21的发光面积SL设定成比背光灯系统发光面22的发光面积SB小。发光面积比SL/SB设定为0.95～0.2。

由于平面型光源L发光面积SL比背光灯发光面积SB小，在平面型光源L周围配置有斜面形状的侧壁12，将光高效地引导至背光灯发光面，使背光灯系统发光均匀性提高。在平面型光源L的正面基板1一侧空开约0.1mm～30mm的间隔，配置光放大片15。

图9表示作为上述光放大片15的具体实施例用的光学透镜，图9(a)表示俯视图、图9(b)表示沿图9(a)的直线A-A’的剖视图、图9(c)为用图9(b)的虚线B围着的部分的放大剖视图。该光学透镜例如如图9(b)所示，在厚度T为1.0～3.0mm的透明的丙烯板表面形成如图9(a)所示的多条同心圆的槽，如图9(c)所示，槽的间距P为5μm～1.0mm、深度5μm～1.0mm。槽的形状为断面呈三角形三个顶角分别为α1、β1、γ1、α2、β2、γ2、α3、β3、γ3、…，并呈β1＞γ1、β2＞γ2、β3＞γ3、…不对称形状，而且相对中心线C对称排列。另外，如γ1＜γ2＜γ3那样，是形状随着远离中心，角度渐渐变大的菲涅耳透镜。还有γ越大，槽的间距P也越大。

采用本实施方式，则与实施方式1的情况相比，通过用光放大片15代替光学片14能大大地放大光源L来的光，所以具有能使平面型光源L发光面积SL更小的效果。还有在使用光放大片15的情况下，从背光灯系统射出的光沿某个方向具有指向性，所以还可在光放大片15的上方再配置与实施方式1同样的散射片、散射板等光学片。

实施方式3

以下，利用图10、图11对本发明实施方式3的背光灯系统进行说明。在实施方式1、2的背光灯系统中，只装有1台平面型光源，但本实施方式的背光灯系统的特点是，装有4台更小形的平面型光源，也就是平面型光源LA、LB、LC、LD。本实施方式的情况下，平面型光源LA、LB、LC、LD发光面21的合计发光面积SL设定成比背光灯系统发光面22的发光面积SB小。配置有多片光放大片15A、15B、15C、15D，使其与各个平面型光源LA、LB、LC、LD对应。还有，在图10、图11上，与实施方式1、实施方式2公用的要素上标注通用的标记进行表示。

作为利用本实施方式的背光灯系统的液晶的控制方法，有一种将液晶画面分割成多个分段，根据各分段显示的图像的亮度，控制与液晶的各分段对应的背光灯的分段的亮度的方式。在这种情况下，各分段的发光当漏入相邻发光的分段时在液晶想显示黑画面之际就成为画面泛白发光的原因。而且，在本实施方式的背光灯系统中，在平面型光源LA、LB、LC、LD各自的4条边上，配置具有侧壁12A、12B、12C、12D，并分开不让相邻光源来的光混入。还因侧壁12A等背面有自由空间存在，故例如利用侧壁12A等对平面型光源的不发光部即侧壁或电极6a、6b遮光，或收装平面型光源LA、LB、LC、LD各自的点亮电路16A、16B、16C、16D能将背光灯做得更薄。

还有，可以采用实施方式1中用的散射片、聚光片、偏振光反射片等光学片14代替与各平面型光源LA、LB、LC、LD对应配置的多片光放大片15。

实施方式4

利用图12、图13说明本发明实施方式4的背光灯系统。相对于实施方式3，实施方式4的特点为，将成为中间的分隔的倾斜侧壁12A、12B、12C、12D的高度HT，做成比从光源LA、LB、LC、LD的发光面21至该系统的发光面22的距离DL低。还有，其它构成均与实施方式3一样。在图12、图13中，在与实施方式3公用的要素上标注通用的标记进行表示。

本实施方式的背光灯系统是一种使多台光源LA、LB、LC、LD各自的发光时间相同点亮发光的系统，因此，通过降低平面型光源LA等相邻分区的侧壁12A等高度HT，将发光分别引导至相邻分区，通过这样，提高背光灯系统的发光均匀性。

还有，可以用实施方式1所用的散射片、聚光片、偏振光反射片等光学片14代替与各平面型光源LA、LB、Lc、LD对应配置的多片光放大片15A、15B、15C、15D。

另外，在上述各实施方式的背光灯系统中，采用图1～图3示出的平面型荧光灯作为平面型光源L，但除了这种平面型荧光灯外，也能将灯管型的光源或LED等的光源和光源构件组合成的小型背光灯，例如正下方形式或边缘形式的小型背光灯，作为平面型光源使用。另外，可以使用LED单体或将LED单体分散后进行配置或将LED集成成线状或面状的光源、或者采用其的背光灯。

Claims (17)

1.一种背光灯系统，其特征在于，包括

具有发光面设置在正面的背光灯系统框体、及收装在该框体内具有面积比所述背光灯系统框体的发光面面积小的发光面的平面型光源；以及

使来自该平面型光源的发光面的光在到达所述背光灯系统的发光面之前放大至所述背光灯系统的发光面面积的光放大单元，

所述光放大单元是具有光放大特性的光学透镜，以在所述平面型光源的发光面和所述背光灯系统的发光面之间设置间隔的状态，配置在所述背光灯系统的发光面。

2.如权利要求1所述的背光灯系统，其特征在于，

所述光学透镜是透镜、菲涅耳透镜、线性菲涅耳透镜、棱镜片中的一种或多种的组合。

3.如权利要求2所述的背光灯系统，其特征在于，

在所述光放大单元的背光灯照射面一侧配置光散射单元。

4.如权利要求3所述的背光灯系统，其特征在于，

所述光散射单元是散射板或散射片。

5.如权利要求4所述的背光灯系统，其特征在于，

在所述平面型光源发光面和背光灯照射面之间配置具有斜面形状的侧壁。

6.如权利要求5所述的背光灯系统，其特征在于，

在所述侧壁上对所述平面型光源不发光部进行遮光。

7.如权利要求5所述的背光灯系统，其特征在于，

在所述侧壁上被遮挡的平面型光源不发光部，是该平面型光源的电极部或侧壁部。

8.如权利要求6所述的背光灯系统，其特征在于，

在所述侧壁的背面收装所述平面型光源的点亮电路。

9.如权利要求8所述的背光灯系统，其特征在于，

所述平面型光源配置多台。

10.如权利要求9所述的背光灯系统，其特征在于，

配置多个所述光放大单元。

11.如权利要求10所述的背光灯系统，其特征在于，

利用侧壁分隔所述多台平面型光源之间。

12.如权利要求11所述的背光灯系统，其特征在于，

将所述平面型光源中相邻分区的侧壁高度，做成比平面型光源的照射面和背光灯的照射面之间的间隔低。

13.如权利要求12所述的背光灯系统，其特征在于，

使所述多台平面型光源同时发光。

14.如权利要求9所述的背光灯系统，其特征在于，

使所述多台平面型光源发光，以便它们的发光期间各不相同。

15.如权利要求14所述的背光灯系统，其特征在于，

所述平面型光源是平面型荧光灯或光源与光学构件组合成的小型背光灯。

16.如权利要求15所述的背光灯系统，其特征在于，

所述平面型光源是用水银的光源。

17.如权利要求1至13中任一项所述的背光灯系统，其特征在于，

所述平面型光源是LED单体或将LED单体分散后进行配置或将LED集成成线状或面状的光源、或者采用其的背光灯。

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