JP2006269190A - 直下型バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】 光源の背後に配置した反射鏡により反射された光が光源自身によって遮られることなく、平面型表示パネルに対して大きな入射角で入射するように発光された光も有効に利用される照明効率の高い直下型バックライト。
【解決手段】 光源１の被照射側とは反対の下部側から発生する光線を光源１の被照射側である上部側に有効に反射させるために、１個又は２個の曲面鏡３₁ 、３₂ を光源１の下部側に配置し、１個又は２個の曲面鏡３₁ 、３₂ による反射光をその両端に配置した平面鏡４₁ 、４₂ により光源１の上部側に反射させるようにした断面構造を持つ１個又は２個の曲面鏡３₁ 、３₂ とその両端に配置した２枚の平面鏡４₁ 、４₂ とからなる複合反射鏡２と光源１との組を、被照射面のサイズに応じて１個又は複数個並列配置してなる直下型バックライト。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直下型バックライトに関し、特に、光源の背後に放射される光束も光源自身によって遮られることなく有効に利用される複合ミラーを用いた高効率直下型バックライトに関するものである。

液晶表示装置等の平面型表示装置の背後に配置して表示装置用の照明光を照射するバックライトには、表示装置の背後に配置した導光板のエッジに光源を配置するエッジライト型と、表示装置の背後に配置した光源とその光源からの光を反射する反射鏡とからなる直下型とがある。直下型のバックライトは、エッジライト型に比べて薄型化が容易でない反面、高輝度化が容易で大型化に対応可能な特徴がある。

直下型バックライトとしては、図５に示すように、液晶表示パネルｃの背後側に平行に並べて線状光源ａを配置し、光源ａから背後側への発光光を液晶表示パネルｃに向ける断面Ｖ字状の反射鏡ｂを各光源ａの背後に配置するものが知られている（特許文献１、２等）。なお、光源ａと液晶表示パネルｃの間には必要に応じて光拡散板ｄが配置される。

また、図６に示すように、液晶表示パネルｃの背後側に線状光源ａを配置し、光源ａ近傍を第１焦点とし、擬似光源ｆ₁ 近傍を第２焦点とする楕円反射面を有する楕円面反射鏡ｅ₁ と、光源ａ近傍を第１焦点とし擬似光源ｆ₂ 近傍を第２焦点とする楕円反射面を有する楕円面反射鏡ｅ₂ とを一体化した２連楕円面反射鏡ｇを光源ａの背後に配置する直下型バックライトも知られている（特許文献３）。
特開平７−１１４０２７号公報 特開２００４−２００１３９号公報 特開２００５−２４７４６号公報

従来の図５に示したような直下型バックライトの場合、光源ａから液晶表示パネルｃとは反対側に液晶表示パネルｃと略垂直に発光された光は、断面Ｖ字状の反射鏡ｂで略前方へ反射されるが再び光源ａに入射して遮られるため、その光は無駄になり、照明効率が低下してしまう。

また、図６に示したような直下型バックライトの場合は、図５のような反射光が光源ａで遮られて無駄になる問題はないが、光源ａと擬似光源ｆ₁ 、ｆ₂ から液晶表示パネルｃの面に沿うように大きな入射角になるように発光された光は、そのまま液晶表示パネルｃに大きな入射角で入射して表示には利用されないので、同様に、照明効率が低下してしまう。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源の背後に配置した反射鏡により反射された光が光源自身によって遮られることなく、また、平面型表示パネルに対して大きな入射角で入射するように発光された光も有効に利用される照明効率の高い直下型バックライトを提供することである。

本発明の直下型バックライトは、光源の被照射側とは反対の下部側から発生する光線を光源の被照射側である上部側に有効に反射させるために、１個又は２個の曲面鏡を光源の下部側に配置し、前記１個又は２個の曲面鏡による反射光を前記１個又は２個の曲面鏡の両端に配置した平面鏡により光源の被照射側である上部側に反射させるようにした断面構造を持つ前記１個又は２個の曲面鏡とその両端に配置した２枚の平面鏡とからなる複合反射鏡と前記光源との組を、被照射面のサイズに応じて１個又は複数個並列配置してなることを特徴とするものである。

この場合、前記光源が管状光源からなり、前記１個又は２個の曲面鏡が断面が略面対称な形状の２個の放物面鏡からなり、前記２個の放物面鏡各々の焦点がそれぞれ前記管状光源の表面近傍に位置するように配置されているものとすることができる。

あるいは、前記光源が管状光源からなり、前記１個又は２個の曲面鏡が断面が略面対称な形状の２個の楕円面鏡からなり、前記２個の楕円面鏡各々の第１焦点がそれぞれ前記管状光源の表面近傍に位置するように配置されており、前記平面鏡が前記楕円面鏡の第２焦点位置かその外側に位置するように配置されているものとすることができる。

又は、前記光源が管状光源からなり、前記１個又は２個の曲面鏡が１個の凸面鏡からなるものとすることができる。

本発明は、以上の何れかの直下型バックライトと、その被照射側に配置された液晶表示パネルとからなる液晶表示装置を含むものである。

本発明においては、光源の被照射側とは反対の下部側から発生する光線を光源の被照射側である上部側に有効に反射させるために、１個又は２個の曲面鏡を光源の下部側に配置し、前記１個又は２個の曲面鏡による反射光を前記１個又は２個の曲面鏡の両端に配置した平面鏡により光源の被照射側である上部側に反射させるようにした断面構造を持つ前記１個又は２個の曲面鏡とその両端に配置した２枚の平面鏡とからなる複合反射鏡と前記光源との組を、被照射面のサイズに応じて１個又は複数個並列配置してなるので、光源の背後に配置した複合反射鏡により反射された光が光源自身によって遮られることなく、光源から発せられる全光束を照明光として有効に利用することができ、また、平面型表示パネルに対して大きな入射角で入射するように発光された光も有効に利用でき、照明効率が高く均一な照明が可能な直下型バックライトを得ることができる。

以下、本発明の直下型バックライトを実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例１の直下型バックライトの管状光源に中心軸に垂直にとった断面図である。この実施例の直下型バックライトは、蛍光等の管状光源１を配置し、その中心軸を通る平面をＡ−Ａ’として、管状光源１の背後に平面Ａ−Ａ’に対して略対称な形状で管状光源１と平行に延びる複合反射鏡２を配置してなるものである。複合反射鏡２は、平面Ａ−Ａ’に対して略対称な形状で相互に接続されてなる２枚の放物面鏡３₁ 、３₂ と、その放物面鏡３₁ 、３₂ 両側に接続され平面Ａ−Ａ’に対して略対称に位置する２枚の平面鏡４₁ 、４₂ とからなるものであり、放物面鏡３₁ 、３₂ の焦点３１₁ 、３１₂ はそれぞれ管状光源１の表面近傍に位置するように配置されている。

このような構成において、管状光源１の下部（複合反射鏡２側）及び両側の管壁から発光した光線は、放物面鏡３₁ 、３₂ により平面Ａ−Ａ’に対して相互に反対に向かう方向に反射され、その反射光はそれぞれ平面鏡４₁ 、４₂ によって複合反射鏡２側とは反対の図１の上方へ反射され、管状光源１に対して複合反射鏡２側とは反対側に配置される液晶表示パネル（図示なし）を背後からその略垂直方向へ照明することになる（光線ｘ）。そのため、管状光源１の背後に配置した複合反射鏡２により反射された光が光源１自身によって遮られることはなく、管状光源１の真上から離れた部分を照射することになり、有効に液晶表示パネルの照明に用いられる。また、管状光源１の上部から発光した光線は、直接液晶表示パネルの管状光源１の真上を中心とした部分に直接入射して照明に用いられる（光線ｙ）。さらに、管状光源１の両側上部から発光した光線は、平面鏡４₁ 、４₂ の端部近傍に入射して上方へ反射され、直接液晶表示パネルの背後に斜め方向から入射する（光線ｚ）。したがって、液晶表示パネルに対して大きな入射角になるように発光された光も有効に照明に利用される。

本実施例の直下型バックライトはこのような構成であるので、液晶表示パネル等の平面型表示装置のバックライトとして用いるとき、管状光源１から発せられる全光束が有効に照明に利用される。

本実施例の構成では、複合反射鏡２の放物面鏡３₁ 、３₂ 部分で反射され、平面鏡４₁ 、４₂ で再度反射される成分が略平行光となって液晶表示パネルに略垂直に入射するので、表示面に対して特に垂直方向の輝度が向上する。ただし、視野角は広くとることは困難である。

図２は、本発明の実施例２の直下型バックライトの管状光源に中心軸に垂直にとった断面図である。この実施例の直下型バックライトは、蛍光等の管状光源１を配置し、その中心軸を通る平面をＡ−Ａ’として、管状光源１の背後に平面Ａ−Ａ’に対して略対称な形状で管状光源１と平行に延びる複合反射鏡２を配置してなるものである。複合反射鏡２は、平面Ａ−Ａ’に対して略対称な形状で相互に接続されてなる２枚の楕円面鏡５₁ 、５₂ と、その楕円面鏡５₁ 、５₂ 両側に接続され平面Ａ−Ａ’に対して略対称に位置する２枚の平面鏡４₁ 、４₂ とからなるものであり、楕円面鏡５₁ 、５₂ の第１焦点５１₁ 、５１₂ はそれぞれ管状光源１の表面近傍に位置するように配置されており、平面鏡４₁ 、４₂ は、楕円面鏡５₁ 、５₂ の第２焦点５２₁ 、５２₂ 位置かその外側に位置するように配置されている。

このような構成において、管状光源１の下部（複合反射鏡２側）及び両側の管壁から発光した光線は、楕円面鏡５₁ 、５₂ により平面Ａ−Ａ’に対して相互に反対であって第２焦点５２₁ 、５２₂ 近傍に向かう方向に反射され、その反射光はそれぞれ平面鏡４₁ 、４₂ によって複合反射鏡２側とは反対の図２の上方へ拡散光として反射され、管状光源１に対して複合反射鏡２側とは反対側に配置される液晶表示パネル（図示なし）を背後から拡散光として照明することになる（光線ｘ’）。そのため、管状光源１の背後に配置した複合反射鏡２により反射された光が光源１自身によって遮られることはなく、管状光源１の真上から離れた部分を拡散照明することになり、有効に液晶表示パネルの照明に用いられる。また、管状光源１の上部から発光した光線は、直接液晶表示パネルの管状光源１の真上を中心とした部分に直接入射して照明に用いられる（光線ｙ’）。さらに、管状光源１の両側上部から発光した光線は、平面鏡４₁ 、４₂ の端部近傍に入射して上方へ反射され、直接液晶表示パネルの背後に斜め方向から入射する（光線ｚ’）。したがって、液晶表示パネルに対して大きな入射角になるように発光された光も有効に照明に利用される。

本実施例の直下型バックライトはこのような構成であるので、液晶表示パネル等の平面型表示装置のバックライトとして用いるとき、管状光源１から発せられる全光束が有効に照明に利用される。

本実施例の構成では、複合反射鏡２の楕円面鏡５₁ 、５₂ 部分で反射され、平面鏡４₁ 、４₂ で再度反射される成分が拡散光となって管状光源１の真上から離れた部分の照度を補うので、表示面の輝度の均一性が良くなり、また、視野角を広くとることができる。

なお、この実施例において、平面鏡４₁ 、４₂ を楕円面鏡５₁ 、５₂ の第２焦点５２₁ 、５２₂ より内側に位置するように配置すると、楕円面鏡５₁ 、５₂ 割合が小さくなり、照明の効率と均一性が悪くなってしまう。

図３は、本発明の実施例３の直下型バックライトの管状光源に中心軸に垂直にとった断面図である。この実施例の直下型バックライトは、蛍光等の管状光源１を配置し、その中心軸を通る平面をＡ−Ａ’として、管状光源１の背後に平面Ａ−Ａ’に対して略対称な形状で管状光源１と平行に延びる複合反射鏡２を配置してなるものである。複合反射鏡２は、平面Ａ−Ａ’に対して略対称な形状の１枚の楕円面鏡等の凸面鏡６と、その凸面鏡６の両側に接続され平面Ａ−Ａ’に対して略対称に位置する２枚の平面鏡４₁ 、４₂ とからなるものである。

このような構成において、管状光源１の下部（複合反射鏡２側）の管壁から発光した光線は、凸面鏡６により凸面鏡６の背後から発散する方向に反射され、その反射光の一部は管状光源１自身によって遮られることはなく、管状光源１の真上から離れた部分を拡散照明する（光線ｗ”）。また、凸面鏡６の背後から平面Ａ−Ａ’に対して相互に反対方向へて反射された一部の反射光はそれぞれ平面鏡４₁ 、４₂ によって複合反射鏡２側とは反対の図３の上方へ拡散光として反射され、管状光源１に対して複合反射鏡２側とは反対側に配置される液晶表示パネル（図示なし）を背後から拡散光として照明することになる（光線ｘ”）。そのため、管状光源１の背後に配置した複合反射鏡２により反射された光が光源１自身によって遮られる割合は極めて小さくなり、管状光源１の真上から離れた部分を拡散照明することになり、有効に液晶表示パネルの照明に用いられる。また、管状光源１の上部から発光した光線は、直接液晶表示パネルの管状光源１の真上を中心とした部分に直接入射して照明に用いられる（光線ｙ”）。さらに、管状光源１の両側上部から発光した光線は、平面鏡４₁ 、４₂ の端部近傍に入射して上方へ反射され、直接液晶表示パネルの背後に斜め方向から入射する（光線ｚ”）。したがって、液晶表示パネルに対して大きな入射角になるように発光された光も有効に照明に利用される。

本実施例の直下型バックライトはこのような構成であるので、液晶表示パネル等の平面型表示装置のバックライトとして用いるとき、管状光源１から発せられるほとんど全ての光束が有効に照明に利用される。

本実施例の構成では、複合反射鏡２の凸面鏡６部分で反射され、液晶表示パネルを直接入射する成分と、平面鏡４₁ 、４₂ で再度反射されて入射する成分とが拡散光となって管状光源１の真上から離れた部分の照度を補うので、表示面の輝度の均一性が良くなり、また、視野角をある程度広くとることができる。この実施例は、表示面に対する垂直方向の輝度と照明の均一性をバランスさせる構成である。

さて、以上のような実施例１〜３の何れかの管状光源１と複合反射鏡２の組を、液晶表示パネル等の平面型表示パネルの表示画面サイズに対応するように繰り返し並列配置することにより、大画面用の直下型バックライトを構成することができる。その場合の断面図を図４に示す。この例では、実施例２の構成を４組平行に隙間なく並べることで、大画面の液晶表示パネルｃの直下型バックライトを構成している。

以上、本発明の直下型バックライトを実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の実施例１の直下型バックライトの管状光源に中心軸に垂直にとった断面図である。 本発明の実施例２の直下型バックライトの図１と同様の断面図である。 本発明の実施例３の直下型バックライトの図１と同様の断面図である。 実施例２の構成を４組平行に隙間なく並べた構成の直下型バックライトの断面図である。 従来の１つの直下型バックライトの断面図である。 従来の別の直下型バックライトの断面図である。

符号の説明

１…管状光源
２…複合反射鏡
３₁ 、３₂ …放物面鏡
４₁ 、４₂ …平面鏡
５₁ 、５₂ …楕円面鏡
６…凸面鏡
３１₁ 、３１₂ …放物面鏡の焦点
５１₁ 、５１₂ …楕円面鏡の第１焦点
５２₁ 、５２₂ …楕円面鏡の第２焦点
ｃ…液晶表示パネル
ａ…線状光源
ｂ…断面Ｖ字状の反射鏡
ｄ…光拡散板
ｄが配置されているが、必須のものではない。
ｅ₁ 、ｅ₂ …楕円面反射鏡
ｆ₁ 、ｆ₂ …擬似光源
ｇ…２連楕円面反射鏡
ｘ、ｘ’、ｘ”…光線
ｙ、ｙ’、ｙ”…光線
ｚ、ｚ’、ｚ”…光線
ｗ”…光線

Claims (5)

1. 光源の被照射側とは反対の下部側から発生する光線を光源の被照射側である上部側に有効に反射させるために、１個又は２個の曲面鏡を光源の下部側に配置し、前記１個又は２個の曲面鏡による反射光を前記１個又は２個の曲面鏡の両端に配置した平面鏡により光源の被照射側である上部側に反射させるようにした断面構造を持つ前記１個又は２個の曲面鏡とその両端に配置した２枚の平面鏡とからなる複合反射鏡と前記光源との組を、被照射面のサイズに応じて１個又は複数個並列配置してなることを特徴とする直下型バックライト。
2. 前記光源が管状光源からなり、前記１個又は２個の曲面鏡が断面が略面対称な形状の２個の放物面鏡からなり、前記２個の放物面鏡各々の焦点がそれぞれ前記管状光源の表面近傍に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の直下型バックライト。
3. 前記光源が管状光源からなり、前記１個又は２個の曲面鏡が断面が略面対称な形状の２個の楕円面鏡からなり、前記２個の楕円面鏡各々の第１焦点がそれぞれ前記管状光源の表面近傍に位置するように配置されており、前記平面鏡が前記楕円面鏡の第２焦点位置かその外側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の直下型バックライト。
4. 前記光源が管状光源からなり、前記１個又は２個の曲面鏡が１個の凸面鏡からなることを特徴とする請求項１記載の直下型バックライト。
5. 請求項１から４の何れか１項記載の直下型バックライトと、その被照射側に配置された液晶表示パネルとからなることを特徴とする液晶表示装置。

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