JP2006004880A

JP2006004880A - 面光源装置

Info

Publication number: JP2006004880A
Application number: JP2004182796A
Authority: JP
Inventors: Toyomi Yamashita; 豊美山下; Yoshikazu Kobayashi; 義和小林
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】面光源装置の輝度ムラを低減し且つ発光効率を向上する。
【解決手段】本発明による面光源装置(20)は、互いに並行に配置された複数の放電管(1)と、放電管(1)に対向して配置された反射板(13)とを備えている。反射板(13)は、複数の底面部(13c)と、底面部(13c)に対向する開口部(13d)と、隣合う底面部(13c)の間に設けられた突起部(13a)とを有し、反射板(13)によって複数の放電管(1)から放出された光を開口部(13d)に向かって反射する。放電管(1)は、横幅(D)と、横幅(D)より大きい縦幅(C)とを有する非円形断面に形成されたバルブ(2)を備え、縦幅(C)の一方の端部(1a)を反射板(13)の底面部(13c)に対向させ、縦幅(C)の他方の端部(1b)を開口部(13d)に対向させてバルブ(2)を突起部(13a)の間に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト（背面照明）等として使用される面光源装置に関し、更に詳しくは、輝度ムラを低減し発光効率を向上する面光源装置に関する。

液晶表示装置等のバックライト（背面照明）として使用される面光源装置は公知である。例えば、図１１に示す従来の面光源装置(20)は、互いに並行に配置された円形断面を有する５本の放電管(31)と、各放電管(31)に対向して配置された反射板(13)とを備えている。反射板(13)は、５本の放電管(31)にそれぞれ対向する５つの底面部(13c)と、底面部(13c)に対向する開口部(13d)と、隣合う底面部(13c)の間に設けられた突起部(13a)とを有し、反射板(13)によって放電管(31)から放出された光を開口部(13d)に向かって反射する。反射板(13)の開口部(13d)に設けられた拡散板(12)は、反射板(13)と共に発光室(30)を形成する。突起部(13a)は、隣接する放電管(31)の間に配置され且つ放電管(31)から離間する一対の傾斜面(13b)を備えた山形に形成される。このような面光源装置は、例えば下記の特許文献１に開示されている。

特開２００３−２２７０１公報（第５頁、図２）

ところで、円形断面の放電管(31)を使用する図１１に示す従来の面光源装置(20)では、拡散板(12)の表示面(12b)での輝度が各放電管(31)の直上で最大となり、放電管(31)の直上から離間する方向に向かって徐々に輝度が減少し、反射板(13)の突起部(13a)の頂点付近で最小となる。このため、拡散板(12)の表示面(12b)全体で見たときに、各放電管(31)の直上で輝線が発生して光の縞が現れ、輝度ムラを生ずる問題があった。また、各放電管(31)の直下に出射された光は、反射板(13)の底面部(13c)にて反射され、この反射光の一部は放電管(31)に吸収され、他の一部は放電管(31)で再度反射されて放電管(31)と反射板(13)との間で反射を繰り返し、光減衰を生ずるため、面光源装置(20)の発光効率が低下する問題があった。

そこで、本発明の目的は、輝度ムラを低減でき且つ発光効率を向上できる面光源装置を提供することにある。

本発明による面光源装置(20)は、互いに並行に配置された複数の放電管(1)と、放電管(1)に対向して配置された反射板(13)とを備えている。反射板(13)は、複数の底面部(13c)と、底面部(13c)に対向する開口部(13d)と、隣合う底面部(13c)の間に設けられた突起部(13a)とを有し、反射板(13)によって複数の放電管(1)から放出された光を開口部(13d)に向かって反射する。放電管(1)は、横幅(D)と、横幅(D)より大きい縦幅(C)とを有する非円形断面に形成されたバルブ(2)を備え、縦幅(C)の一方の端部(1a)を反射板(13)の底面部(13c)に対向させ、縦幅(C)の他方の端部(1b)を開口部(13d)に対向させてバルブ(2)が突起部(13a)の間に配置される。

開口部(13d)に対向する縦幅(C)方向の発光領域(A)は、突起部(13a)に対向する横幅(D)方向の発光領域(B)より狭いので、放電管(1)から直接開口部(13d)に向かう光と放電管(1)から突起部(13a)で反射する光とにより、開口部(13d)全体に照射される光の量が略均一化され、面光源装置(20)の輝線が目立たなくなり、面光源装置(20)の輝度ムラを低減することができる。また、放電管(1)と反射板(13)との間で反射を反復して光減衰を生ずる領域(A₁)は、従来の円形断面の放電管より狭くなるので、面光源装置(20)の発光効率を向上できる。

本発明によれば、横幅と横幅より大きい縦幅とを有する非円形断面のバルブを備えた放電管を使用することにより、反射板の開口部に対向する放電管の縦幅方向の発光領域が反射板の突起部に対向する放電管の横幅方向の発光領域より狭くなる。このため、放電管から直接反射板の開口部に向かう光と放電管から反射板の突起部で反射する光とにより、開口部全体に照射される光の量が略均一化され、面光源装置の輝線が目立たなくなるので、面光源装置の輝度ムラを低減することができる。また、放電管と反射板との間で反射を反復して光減衰を生ずる領域が従来の円形断面の放電管より狭くなるので、面光源装置の発光効率を向上することが可能となる。

以下、本発明による面光源装置の実施の形態を図１〜図１０について説明する。図１〜図１０では図１１に示す箇所と同一の部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１に示す実施の形態の面光源装置(20)は、互いに並行に配置された５本の放電管(1)と、各放電管(1)の下端部(1a)に対向して配置された反射板(13)とを備えている。反射板(13)は、５本の放電管(1)の下端部(1a)にそれぞれ対向する５つの底面部(13c)と、底面部(13c)に対向する開口部(13d)と、隣合う底面部(13c)の間に設けられた突起部(13a)とを有し、反射板(13)によって放電管(1)から放出された光を開口部(13d)に向けて反射する。反射板(13)の開口部(13d)に設けられる拡散板(12)は、反射板(13)と共に発光室(30)を形成する。反射板(13)の突起部(13a)は、隣接する放電管(1)の間に配置され且つ放電管(1)から離間する一対の傾斜面(13b)を備えた山形に形成される。図２に示すように、突起部(13a)の頂点(P)と拡散板(12)の照射面(12a)との距離(M₁)は、放電管(1)の中心軸(O)と拡散板(12)の照射面(12a)との距離(M₂)よりも短い。即ち、突起部(13a)の頂点(P)は放電管(1)の中心軸(O)よりも開口部(13d)寄りに配置される。放電管(1)は、横幅(D)と、横幅(D)より大きい縦幅(C)とを有する楕円形断面に形成されたバルブ(2)の中間部(2b)を備え、放電管(1)の下端部(1a)を反射板(13)の底面部(13c)に対向させ、放電管(1)の上端部(1b)を拡散板(12)の照射面(12a)に対向させてバルブ(2)の中間部(2b)は、反射板(13)の突起部(13a)の間に配置される。

図３〜図６に示すように、本実施の形態で使用する放電管(1)は、放電用ガスを収容する閉鎖空間(3)を形成するバルブ(2)と、バルブ(2)の両端に気密に融着され且つ閉鎖空間(3)内に配置された一対の電極(4)と、バルブ(2)の内壁面に被着された蛍光膜(5)とを備えている。バルブ(2)は、電極(4)が取り付けられ且つ円形環状断面を有する一対の端部(2a)と、楕円形環状断面で一対の端部(2a)間に形成され且つ径方向の断面積が各端部(2a)より小さい中間部(2b)と、一対の端部(2a)と中間部(2b)とを接続する接続部(2c)とを備えている。バルブ(2)の中間部(2b)の周の長さは、実質的に各端部(2a)の周の長さに等しい。接続部(2c)は、各端部(2a)から中間部(2b)に向けて徐々に縮径する縮径部(2d)と、縮径部(2d)から周方向に離間し且つ縮径部(2d)に接続されて各端部(2a)から中間部(2b)に向けて徐々に拡径する拡径部(2e)とを有する。また、バルブ(2)の中間部(2b)の長さ(L_B)は一対の端部(2a)の長さの総和(L_A1+L_A2)よりも長い。

バルブ(2)の閉鎖空間(3)内には、放電用ガスとして例えば従来のアルゴンガス等の希ガスと水銀蒸気等のガスが充填される。電極(4)は、例えばニッケルにより形成される導出部(6)と、例えばタングステンにより形成される埋設部(7)と、円筒の一端を閉塞したカップ形状に形成されるカップ部(11)とを備えている。図７に示すように、カップ部(11)の内径(W₁)はバルブ(2)の中間部(2b)の最短径(W₂)よりも大きい。導出部(6)は、抵抗溶接等によって埋設部(7)の一端に融着され、その融着部分には膨出部(8)が形成される。導出部(6)及び埋設部(7)は端子部材(9)を構成する。図４〜図６に示すように、導出部(6)はバルブ(2)の一対の端部(2a)から外部に導出され、半田を介して外部端子(10)に接続されるため、ニッケル等の半田付け性の良好な金属によって導出部(6)を形成することが望ましい。埋設部(7)にはバルブ(2)の各端部(2a)が融着され、その一方の端部側がバルブ(2)の内部に導入されるため、バルブ(2)を構成する材料と良好に密着する金属によって埋設部(7)を形成することが望ましい。例えば、紫外線遮断効果を有するガラス材と良好に密着するタングステンは、埋設部(7)を形成する材料として望ましい。カップ部(11)は、打抜加工又は絞り加工等によりカップ形状に形成され、抵抗溶接等によって埋設部(7)の他端に融着される。蛍光膜(5)は、一対の電極(4)間の放電により発生する紫外線の照射を受けて可視光線を放出する。

図８に示すように、各放電管(1)のバルブ(2)の一対の端部(2a)は、支持枠(21)内に収容され、バルブ(2)の中間部(2b)には中間部(2b)を支持し且つ中間部(2b)の最長径の回転を規制する支持部材(14)が装着される。図９に示すように、支持部材(14)は、切欠部(14c)を有して放電管(1)の中間部(2b)を半分以上包囲する環状の把持部(14a)と、把持部(14a)から放電管(1)の径方向外側に延出して反射板(13)の底面部(13c)に固定される延出部(14b)とを備え、例えばアクリル樹脂等の高透明度の樹脂で一体に形成することができる。

本実施の形態の面光源装置(20)では、下記の効果が得られる。
［１］図１０に示すように、拡散板(12)の照射面(12a)に対向する放電管(1)の縦幅(C)方向の発光領域(A)は、突起部(13a)の傾斜面(13b)に対向する放電管(1)の横幅(D)方向の発光領域(B)より狭いので、放電管(1)の上端部(1b)から直接拡散板(12)の照射面(12a)に向かう光と放電管(1)の扁平部(1c)から突起部(13a)の傾斜面(13b)で反射する光とにより、拡散板(12)全体に照射される光の量が略均一化される。これにより、面光源装置(20)の輝線が目立たなくなり、面光源装置(20)の輝度ムラを低減することができる。
［２］放電管(1)の下端部(1a)と反射板(13)の底面部(13c)との間で反射を反復して光減衰を生ずる領域(A₁)は、図１１に示す従来の円形断面の放電管(31)より狭いので、面光源装置(20)の発光効率を向上できる。
［３］反射板(13)の突起部(13a)の頂点(P)が放電管(1)の中心軸(O)よりも拡散板(12)寄りに配置されるので、縦幅(C)を有する放電管(1)の中間部(2b)から反射板(13)の突起部(13a)に向かって照射される高輝度の光は、突起部(13a)により有効に拡散板(12)方向へ反射される。このため、従来の面光源装置よりも輝度ムラを抑制することができる。
［４］放電管(1)の楕円断面を有する中間部(2b)は、円形環状断面の一対の端部(2a)よりも断面積が小さいので、電極(4)間で中間部(2b)を流れる管電流の電流密度が従来の円形断面を有するバルブより増加し、放電管(1)の発光輝度を向上することができる。
［５］円形断面に形成されるバルブ(2)の一対の端部(2a)内に従来の安価なカップ状又は円筒状の電極(4)を配置できる。
［６］円形断面の電極(4)のカップ部(11)とバルブ(2)の内壁面との間に十分な距離を確保でき、またカップ部(11)の径(W₁)はバルブ(2)の中間部(2b)の最短径(W₂)よりも大きいため、大電流化が可能である。
［７］電極(4)のカップ部(11)の内径(W₁)がバルブ(2)の中間部(2b)の最短径(W₂)よりも大きいため、電子の流れがカップ部(11)内に入りやすい。
［８］接続部(2c)をテーパ形状に形成するため、電極(4)のカップ部(11)とバルブ(2)の中間部(2b)との距離を十分に確保できる。このため、黒化現象を抑制して放電管(1)の長寿命化を図ることができ、面光源装置(20)内の放電管(1)の交換時期を延長することが可能となる。
［９］一対の端部(2a)から中間部(2b)に向けて徐々に縮径及び拡径する縮径部(2d)及び拡径部(2e)を有する接続部(2c)により、電極(4)のカップ部(11)の内壁面からバルブ(2)の中間部(2b)に円滑に電子が放出され、その電子がバルブ(2)及びカップ部(11)の中央付近を流れるため、カップ部(11)の側面からの電子の放出を抑制することができる。また、電極(4)のカップ部(11)の形状が円形であるため、バルブ(2)との距離を十分に確保することができ、カップ部(11)の側面でのスパッタリングが生じ難い。したがって、電極(4)のカップ部(11)の側面でのスパッタリングにより生成される水銀アマルガムの沈着による放電管(1)の黒化現象を抑制して、放電管(1)の長寿命化を図ることができるので、面光源装置(20)内の放電管(1)の交換時期を延長することが可能となる。
［１０］バルブ(2)の中間部(2b)の周の長さが実質的に一対の端部(2a)の周の長さに等しいので、例えば円形環状断面のバルブの中間部を加熱して加圧変形させる程度の簡単な加工で図３に示す形状のバルブ(2)を容易に得ることができる。
［１１］各放電管(1)の中間部(2b)にそれぞれ支持部材(14)を装着すると共に、各支持部材(14)の延出部(14b)を反射板(13)の底面部(13c)に固定するので、外的な振動等によるバルブ(2)の折損等を抑制することができる。

また、本発明の実施態様は前記の実施の形態に限定されず、下記のように種々の変更が可能である。
<１> 円形環状断面を有する一対の端部(2a)と、各端部(2a)間に設けられた楕円形環状断面を有する中間部(2b)と、各端部(2a)と中間部(2b)とを接続する接続部(2c)とを備えたバルブ(2)の代わりに、全長に亘って楕円形環状断面を有するバルブを備えた放電管を使用してもよい。
<２> バルブ(2)の中間部(2b)の楕円形の断面形状を所謂小判形を含む長円形の断面形状としてもよい。
<３> 図１〜図１０では、バルブ軸方向の中心線が互いに並行に５本の放電管(1)を示すが、放電管(1)の本数は５本に限定されない。
<４> 図１〜図１０では、反射板(13)内に複数の放電管(1)を等間隔に配置する例を示すが、反射板(13)の両端から中央に向かう方向にしたがって各放電管(1)の配置間隔を狭めることにより、拡散板(12)の表示面(12b)全体に亘って輝度を略均一として、面光源装置(20)の輝度ムラを略解消することができる。
<５> 図１〜図１０では、放電管(1)から離間する一対の傾斜面(13b)を備えた山形に形成した突起部(13a)を有する反射板(13)を示すが、平面の傾斜面(13b)を湾曲面としてもよい。また、反射板(13)に複数の放物面を設け、各放物面の各焦点に放電管(1)を配置してもよい。更に、図１〜図１０では、反射板(13)の底面部(13c)が平坦であるが、湾曲面としても良い。
<６> 図９では、切欠部(14c)をもって放電管(1)の中間部(2b)を半分以上包囲する環状の把持部(14a)と、把持部(14a)から放電管(1)の径方向外側に延出して反射板(13)の底面部(13c)に固定される延出部(14b)とを備えた支持部材(14)を示すが、放電管(1)の中間部(2b)を挿入する開孔部又は放電管(1)の中間部(2b)を半分以上包囲する凹部を有し且つ反射板(13)と一体化された支持部材を使用してもよい。
<７> 反射板(13)と拡散板(12)とで形成される発光室(30)内に例えばゴム状のシリコン樹脂等の光透過性及び可撓性を有する樹脂を充填してもよい。発光室(30)内に充填されたゴム状のシリコン樹脂により、各放電管(1)を発光室(30)内に強固に固定できると共に、外的な振動等による衝撃力をゴム状のシリコン樹脂により吸収して各放電管(1)の折損等を防止できる利点がある。
<８> 図１〜図１０において、放電管(1)と反射板(13)の開口部(13d)との間に拡散膜を配置してもよい。この場合は、放電管(1)の上端部(1b)から出射された光が拡散膜により拡散され、拡散膜により拡散された光が更に拡散板(12)により拡散されるので、図１〜図１０に示す場合よりも面光源装置の輝度ムラを更に低減することができる。しかし、拡散膜を配置することにより、面光源装置の輝度が低下するため、放電管(1)の発光輝度が十分に高い場合に実施することが望ましい。
更に、本発明はガラス管(2)の内壁面に蛍光膜(5)を形成しない冷陰極型殺菌灯を使用する面光源装置等にも適用することができる。

本発明は、例えば薄型で大画面の液晶表示装置に搭載された直下型のバックライト等の面光源装置に良好に適用することが可能である。

本発明による面光源装置の実施の形態を示す断面図図１の一部拡大断面図図１の放電管の外形を示す斜視図図３の実装時の平断面図図３の実装時の側断面図図３の実装時の正面図図４の一部拡大断面図図１の平面図図８の支持部材の詳細を示す一部拡大断面図図１の放電管の発光領域を示す断面図従来の面光源装置を示す断面図

符号の説明

(1)・・放電管、 (1a)・・下端部（一方の端部）、 (1b)・・上端部（他方の端部）、 (1c)・・扁平部、 (2)・・バルブ、 (2a)・・端部、 (2b)・・中間部、 (2c)・・接続部、 (2d)・・縮径部、 (2e)・・拡径部、 (3)・・閉鎖空間、 (4)・・電極、 (5)・・蛍光膜、 (6)・・導出部、 (7)・・埋設部、 (8)・・膨出部、 (9)・・端子部材、 (10)・・外部端子、 (11)・・カップ部、 (12)・・拡散板、 (12a)・・照射面、 (12b)・・表示面、 (13)・・反射板、 (13a)・・突起部、 (13b)・・傾斜面、 (13c)・・底面部、 (13d)・・開口部、 (14)・・支持部材、 (14a)・・把持部、 (14b)・・延出部、 (14c)・・切欠部、 (20)・・面光源装置、 (21)・・支持枠、 (30)・・発光室、 (31)・・放電管

Claims

互いに並行に配置された複数の放電管と、該放電管に対向して配置された反射板とを備え、該反射板は、複数の底面部と、該底面部に対向する開口部と、隣合う前記底面部の間に設けられた突起部とを有し、前記反射板によって複数の前記放電管から放出された光を前記開口部に向かって反射する面光源装置において、
前記放電管は、横幅と、該横幅より大きい縦幅とを有する非円形断面に形成されたバルブを備え、
前記縦幅の一方の端部を前記反射板の底面部に対向させ、前記縦幅の他方の端部を前記開口部に対向させて前記バルブを前記突起部の間に配置したことを特徴とする面光源装置。
前記放電管の各々は、電極を取り付けた一対の端部と、一対の該端部間に設けられた非円形断面の中間部とを有し、
前記突起部は、隣接する前記放電管の間に配置され且つ前記放電管から離間する一対の傾斜面又は湾曲面を備えた山形に形成され、
前記突起部の頂点は、前記放電管の中心軸よりも前記開口部寄りに配置される請求項１に記載の面光源装置。