JP2000315596A

JP2000315596A - 照明装置及び表示装置

Info

Publication number: JP2000315596A
Application number: JP11122546A
Authority: JP
Inventors: Yuji Azuma; 祐二我妻
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】低温下での輝度の立ち上がり特性が良好な照
明装置を提供する。【解決手段】車載用の液晶表示装置のバックライトと
なる照明装置11を構成する。照明装置11は、導光体15及
び放電ランプ16をケーシング18に収納してユニット化す
る。放電ランプ16は、二重管形の冷陰極蛍光ランプとす
る。放電ランプ16に温度センサ22を取り付ける。ケーシ
ング18に、導光板15の輝度を測定する輝度センサ21を取
り付ける。各センサ21，22の出力を、制御手段の演算回
路で演算し、放電ランプ16に供給するランプ電力を調整
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導光体を有する照
明装置及び表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の一般の冷陰極蛍光ランプを
用いた照明装置の輝度立ち上がり特性を示すグラフ、図
５は従来の二重管形の冷陰極蛍光ランプを用いた照明装
置の輝度立ち上がり特性を示すグラフである。

【０００３】従来、放電ランプの照射した光を導光体に
入射し、液晶表示パネルなどを背面から面状に照明する
照明装置であるいわゆるバックライトユニットが用いら
れている。そして、蛍光ランプは一般に低温下では水銀
蒸気圧の低下による発光効率の低下のため輝度が低下す
るが、自動車のメータなどを照明する車載用のバックラ
イトユニットは、低温環境雰囲気で用いられる場合があ
り、低温時の輝度立ち上がり特性が優れていることが求
められている。例えば、車載純正仕様のバックライトユ
ニットでは、極低温下においても、点灯後１分ないし２
分間以内に、常温点灯時の輝度の５０％以上の輝度に達
することが求められている。

【０００４】しかしながら、図４に示すように、一般の
冷陰極蛍光ランプを用いたバックライトユニットでは、
雰囲気温度がマイナス４０℃の環境においては、点灯後
の輝度の立ち上がり特性が充分ではなく、規格を充たし
にくい問題を有している。この点、放電空間を構成する
内管を外管で覆った二重管構造の冷陰極蛍光ランプを用
い、二重管構造による断熱効果を利用して低温輝度の改
善を図る構成が考えられる。しかしながら、このような
二重管構造の冷陰極蛍光ランプを用いた場合でも、図５
に示すように、マイナス４０℃の環境においては、点灯
後の輝度の立ち上がり特性が充分ではなく、輝度が安定
するまでに規格を越えた時間を要している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
構成のバックライトユニットでは、二重管構造の冷陰極
蛍光ランプの断熱効果を利用した構成でも、低温時の輝
度立ち上がり特性の規格の実現が困難である問題を有し
ている。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、導光体を有する照明装置及び表示装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の照明装置
は、導光体と；導光体に光を入射する放電ランプと；導
光体の輝度を測定する輝度センサと；輝度センサの出力
が入力され放電ランプに供給するランプ電力を制御する
制御手段と；を具備しているものである。

【０００８】そして、この構成では、制御手段は、導光
体の輝度が低い場合には、ランプ電力を増加させて輝度
の上昇を図り、導光体の輝度が必要以上に高い場合に
は、ランプ電力を抑制して所定の輝度を低下させる。こ
のようにして、低温下の始動時などの輝度立ち上がり特
性が向上し規格の実現が可能になり、また、導光体の輝
度が一定に維持される。また、放電ランプの周囲には種
々の部品が配置されるとともに、放電ランプ自体の輝度
は導光体の輝度よりも高く、また、放電ランプの輝度と
導光体の輝度とは必ずしも正確に対応しないため、放電
ランプの輝度を直接測定する構成に較べて、導光体の輝
度を測定することにより、輝度センサの配置の自由度が
高く、設計、製造が容易になるとともに、より正確な制
御が可能になる。

【０００９】請求項２記載の照明装置は、請求項１記載
の照明装置において、放電ランプの周囲温度を測定する
温度センサを具備しているものである。

【００１０】そして、この構成では、輝度センサの測定
結果と温度センサの測定結果とに応じて制御手段による
ランプ電力の正確な制御が可能になる。

【００１１】請求項３記載の照明装置は、請求項１また
は２記載の照明装置において、放電ランプは、放電空間
を構成する内管と、この内管を覆う外管とを具備した二
重管であるものである。

【００１２】そして、この構成では、二重管の断熱構造
により、低温時などの輝度の立ち上がり特性がさらに向
上する。

【００１３】請求項４記載の照明装置は、請求項１ない
し３いずれか一記載の照明装置において、輝度センサ
は、導光板に対向して一体的に取り付けられているもの
である。

【００１４】そして、この構成では、装置をユニット化
することにより、照明装置の他の部材への取り付け作業
が容易になる。

【００１５】請求項５記載の表示装置は、請求項１ない
し４いずれか一記載の照明装置と；照明装置に照射され
る表示手段と；を具備しているものである。

【００１６】そして、この構成では、輝度の立ち上がり
特性が良好で、表示手段が所望の輝度で照明される表示
装置が提供される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の照明装置及び表示
装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。

【００１８】図１は本発明の照明装置の一実施の形態を
示す分解斜視図である。図２は同上照明装置の輝度立ち
上がり特性を示すグラフである。図３は本発明の照明装
置の他の実施の形態を示す端面図である。

【００１９】図１において、11は照明装置で、この照明
装置11は、例えば、表示手段としての液晶表示パネルの
背面に位置して自動車のインスツルメントパネルに取り
付けられ、表示装置としての液晶表示装置を構成してい
る。すなわち、この照明装置11は、バックライト装置あ
るいはバックライトユニットなどとも呼ばれるもので、
導光体15、放電ランプ16、反射シート17、ケーシング1
8、輝度センサ21、温度センサ22、及び図示しない制御
装置、点灯回路などを組み合わせ、ユニット状に構成さ
れている。

【００２０】そして、導光体15は、端面を入射部15a と
し、表面を面状の出射部である発光面15b とする導光板
で、アクリル樹脂などの合成樹脂などにより略矩形板状
に形成されている。また、この導光体15の１カ所の角部
には、入射部15a 同士を連接する傾斜面15c が形成され
ている。

【００２１】また、放電ランプ16は、蛍光ランプであ
り、さらに好ましくは、小型化可能な冷陰極形蛍光ラン
プであり、さらに好ましくは、断熱作用を有し低温時の
輝度立ち上がり特性の良好な二重管冷陰極ランプを構成
している。すなわち、この放電ランプ16は、低圧水銀蒸
気放電ランプであり、両端部に電極を配置し水銀蒸気お
よび希ガスを封入して放電空間を構成するとともに内面
に３波長蛍光体を塗布した図示しない内管（発光管）を
有するとともに、この内管を例えばキセノンを封入した
気密な空間部を介して外管16a で覆った二重管構造で、
この二重管構造による断熱効果を利用して低温輝度の改
善が図られている。そして、この放電ランプ16は、長手
方向の中間部で屈曲されて略Ｌ字状に形成され、傾斜面
15c に連続する２方の入射部15a に沿って配置され、い
わゆるサイドライト方式のバックライトユニットを実現
する。

【００２２】また、反射シート17は、平面略矩形状で、
反射面17a を導光体15に向け導光体15の背面に沿って配
置されている。

【００２３】そして、これら導光体15、放電ランプ16、
および反射シート17は、正面側を開口したケーシング18
内に納められ、ユニット化されている。

【００２４】また、温度センサ22は、例えばサーミスタ
などの感温素子22a を備え、例えば加熱すると収縮する
収縮チューブ24を用いて放電ランプ16の外面に直接接触
して固定されている。

【００２５】そして、輝度センサ21は、輝度計、あるい
はフォトセンサなどとも呼ばれるもので、輝度を測定す
るセンサ本体21a を、ケーシング18の背面に形成した開
口部18a に取り付け、バックライトユニットに一体的に
固定され、導光体15の発光面15b の輝度を測定するよう
になっている。なお、反射シート17についても、必要に
応じて透光部である開口部が形成されている。

【００２６】さらに、制御装置は、例えばマイクロコン
ピュータなどの電子部品を用いた演算回路を備え、入力
された輝度センサ21及び温度センサ22の出力すなわち抵
抗値の変化などの測定データを演算回路で演算し、イン
バータ装置などを有する点灯装置が放電ランプ16に供給
するランプ電流を制御するようになっている。

【００２７】次に、この照明装置11の制御装置の動作の
一例を説明する。

【００２８】まず、照明装置（バックライトユニット）
11の点灯と同時に、感温素子22a の出力値により照明装
置11の雰囲気温度を測定する。

【００２９】そして、予め設定された雰囲気温度とラン
プ電流との対応に基づき、入力された雰囲気温度に応じ
たランプ電流を通電する。

【００３０】次いで、所定の時間の経過後、例えば１０
秒後に、輝度センサ21の出力を取り込み、演算回路によ
り、規格で設定された時間までに輝度が所定の値まで上
昇可能かを演算する。すなわち、照明装置（バックライ
トユニット）11の輝度立ち上がり特性の初期は、点灯後
の時間にほぼ比例して輝度が上昇する特性があるため、
例えば、１分後の輝度を推定する場合には、１０秒後の
輝度センサ21の値の６倍として演算してみる。そして、
この演算の結果が輝度の規格値より低い場合には、ラン
プ電流を増加させる制御を加え、高すぎる場合には、ラ
ンプ電流を抑制する制御を加える。この制御は、個々の
バックライトユニットのランプ特性やユニットの取り付
け状態によっては、低温下での輝度立ち上がり特性が微
妙に変化するため、輝度センサ21の出力をフィードバッ
クして特性を満足させる手段である。そして、この制御
を所定の時間単位、例えば１０秒単位毎に実行すること
で、図２のグラフに示すように、例えば、１分後の輝度
を常温点灯時の輝度の５０％以上として、低温下の輝度
立ち上がり特性の規格を確実に達成することができる。

【００３１】そして、低温輝度立ち上がり特性を充たし
た後は、輝度安定時の輝度値にすべくランプ電流を制御
する。そして、雰囲気温度が低い状態で点灯しても、エ
ンジン、点灯回路、放電ランプ16自身の熱などによりバ
ックライトユニット回りの雰囲気温度が徐々に上昇する
ため、常に輝度センサ21の出力を検知しておくことによ
り、安定した輝度を実現できる。

【００３２】このように、本実施の形態のバックライト
ユニットによれば、低温雰囲気におけるバックライトユ
ニットのランプ輝度の立ち上がり特性を改善でき、液晶
表示装置用のバックライトユニット、特に、車載用の純
正仕様製品として、好適な特性を実現できる。

【００３３】すなわち、ランプ周囲温度を感知する感温
素子22a に加え、輝度センサ21すなわち明るさを感知す
るフォトセンサを備え、この輝度センサ21の出力を制御
手段の演算回路で演算してランプ電流を制御することに
より、必要充分にランプ電流を増加させ、輝度の立ち上
がり特性を改善できる。

【００３４】すなわち、温度センサ22より応答性の良好
な輝度センサ21を用いることにより、的確な制御が可能
になる。

【００３５】また、放電ランプ16ではなく導光体15の輝
度を測定することにより、正確な制御が可能になる。な
ぜなら、放電ランプ16自体は輝度が高すぎ、輝度センサ
21により輝度を正確に測定することが困難であるし、放
電ランプ16自体の輝度は、必ずしも導光体15の発光面15
b の輝度に対応しないからである。

【００３６】また、放電ランプ16の周辺は、小さい空間
に反射板などが配置され、新たな部品の配置は困難であ
るが、導光体15の輝度の測定に関しては、位置的な制限
が小さく、設計や製造工程の変更を最小限として、製造
コストを低減できる。

【００３７】また、放電ランプ16として、二重管冷陰極
ランプを用いたため、二重管構造による断熱効果によ
り、低温下の輝度立ち上がり特性を向上でき、いわば、
二重管の特性をより引き出すことができる。

【００３８】また、輝度センサ21は、温度センサ22とと
もに用い、各センサ21，22からの出力を制御手段の演算
回路で総合的に判断することにより、より的確な制御が
可能になる。

【００３９】このようにして、車載純正仕様の液晶表示
装置のバックライトユニットとして、低温時において
も、充分な輝度立ち上がり特性を実現でき、例えば、点
灯後１分ないし２分間以内に常温点灯時の輝度の５０％
以上の輝度に達する規格を実現できるシステムを提供で
きる。

【００４０】また、輝度センサ21及び温度センサ22は、
導光体15とともにユニット化したため、自動車のインス
ツルメントパネルなどの被設置部材への設置作業を容易
にできる。

【００４１】また、本実施の形態の制御方式によれば、
常に輝度値を一定に維持できるため、放電ランプ16や導
光体15などの経年変化による輝度の変化を抑制して、一
定の輝度を維持することができる。

【００４２】なお、上記の実施の形態では、導光体15に
対して輝度センサ21及び温度センサ22などを一体的に取
り付けてユニット化したが、必ずしもこの構成に限られ
ず、各構成要素を分離して配置することもできる。

【００４３】例えば、図３に示すように、導光体15、放
電ランプ16、及びケーシング18などから構成されるユニ
ット本体とは別個の基板である取付部材31上に実装し、
この取付部材31を、ねじ32及びスペーサ33などを用いて
バックライトユニットに対して固定することもできる。
なお、この構成では、ケーシング18には、輝度センサ21
に対向する部分に、光が漏れるように孔部などの透光部
が形成されている。

【００４４】そして、この図３に示す構成では、従来用
いられている照明装置11などに加える設計変更や製造工
程の変更を最小限として、製造コストを低減しつつ、低
温時の輝度立ち上がり特性を改善して、車載純正仕様の
規格を達成できる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の照明装置によれば、制御
手段は、導光体の輝度が低い場合には、ランプ電力を増
加させて輝度の上昇を図り、導光体の輝度が必要以上に
高い場合には、ランプ電力を抑制して所定の輝度を低下
させる。このようにして、低温下の始動時などの輝度立
ち上がり特性を向上して規格を実現でき、また、導光体
の輝度を一定に維持できる。また、放電ランプの周囲に
は種々の部品が配置されるとともに、放電ランプ自体の
輝度は導光体の輝度よりも高く、また、放電ランプの輝
度と導光体の輝度とは必ずしも正確に対応しないため、
放電ランプの輝度を直接測定する構成に較べて、導光体
の輝度を測定することにより、輝度センサの配置の自由
度を高くでき、設計、製造を容易にできるとともに、よ
り正確に制御できる。

【００４６】請求項２記載の照明装置によれば、請求項
１記載の効果に加え、放電ランプの周囲温度を測定する
温度センサを具備しているため、輝度センサの測定結果
と温度センサの測定結果とに応じて制御手段によるラン
プ電力の制御を正確にできる。

【００４７】請求項３記載の照明装置によれば、請求項
１または２記載の効果に加え、放電ランプは、放電空間
を構成する内管と、この内管を覆う外管とを具備した二
重管であるため、この二重管の断熱構造により、低温時
などの輝度の立ち上がり特性をさらに向上できる。

【００４８】請求項４記載の照明装置によれば、請求項
１ないし３いずれか一記載の効果に加え、輝度センサ
は、導光板に対向して一体的に取り付けられたため、装
置をユニット化することにより、照明装置の他の部材へ
の取り付け作業を容易にできる。

【００４９】請求項５記載の表示装置によれば、請求項
１ないし４いずれか一記載の照明装置と、照明装置に照
射される表示手段とを具備しているため、輝度の立ち上
がり特性が良好で、表示手段を所望の輝度で照明できる
表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明装置の一実施の形態を示す分解斜
視図である。

【図２】同上照明装置の輝度立ち上がり特性を示すグラ
フである。

【図３】本発明の照明装置の他の実施の形態を示す端面
図である。

【図４】従来の一般の冷陰極蛍光ランプを用いた照明装
置の輝度立ち上がり特性を示すグラフである。

【図５】従来の二重管形の冷陰極蛍光ランプを用いた照
明装置の輝度立ち上がり特性を示すグラフである。

【符号の説明】

11 照明装置 15 導光体 16 放電ランプ 21 輝度センサ 22 温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導光体と；導光体に光を入射する放電ラ
ンプと；導光体の輝度を測定する輝度センサと；輝度セ
ンサの出力が入力され放電ランプに供給するランプ電力
を制御する制御手段と；を具備していることを特徴とす
る照明装置。
【請求項２】放電ランプの周囲温度を測定する温度セ
ンサを具備していることを特徴とする請求項１記載の照
明装置。
【請求項３】放電ランプは、放電空間を構成する内管
と、この内管を覆う外管とを具備した二重管であること
を特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】輝度センサは、導光板に対向して一体的
に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし
３いずれか一記載の照明装置。
【請求項５】請求項１ないし４いずれか一記載の照明
装置と；照明装置に照射される表示手段と；を具備して
いることを特徴とする表示装置。