JP2007048614A

JP2007048614A - バックライト装置

Info

Publication number: JP2007048614A
Application number: JP2005232260A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ono; 雅典大野
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-08-10
Also published as: TW200706801A; CN1912715A; CN100529908C; JP4548839B2

Abstract

【課題】近年、液晶テレビ画面などの大型化が著しく、表示器の裏面に冷陰極放電管の複数本を並べる直下型にせざるを得ないが、直下型は奥行きを深くし且つ本数を増やさないと輝度ムラを生じ易く、よって、コストアップ、大型化の問題を生じている。
【解決手段】本発明により、各冷陰極放電管２間に障壁３を設けて区画４を形成すると共に、区画４内で暗くなる部分には、隣接する区画から漏光手段、及び、反射手段を用いて光を補給するバックライト１とすることで、薄型化と本数の低減とを共に可能とし、更には表示品質の向上も可能として課題を解決する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶テレビなど、比較的に大型の液晶表示器のバックライト装置として使用され、複数の冷陰極放電を箱形のケースに平行に整列して配置した方式としたバックライト用光源の構成に係るものである。

従来のこの種のバックライト装置９０（バックライト光源）の構成の例を示すものが図９であり、例えば内側に白色塗装などを行い反射率を向上させた反射板９１ａにより箱状部９１を形成し、内部に複数本の冷陰極放電管９２を所定の間隔として取付けておく、尚、この例では箱状部９１は外殻部材９１ｂとで間に空間を有する二重構造となっており、前記冷陰極放電管９２の取付けられた下方には溝孔９１ｃが設けられている。

そして、前記箱状部材９１の上方の開口部には拡散板９３が取付けられ、さらに、この拡散板９３の上方に設置された液晶表示器（図示せず）を透過光で照明する。また、前記冷陰極放電管９２の取付けられた下方の溝孔９１ｃには熱伝導性の良いシリコングリス９４などが注入され、外気に触れている外殻部材９１ｂに放熱を行っている。
特開２００２−１９６３２６号公報

しかしながら、前記した従来のバックライト装置９０の構成においては、表示面の全面、即ち拡散板９３の全面を均一の明るさにするためには、前記冷陰極放電管９２同士の間隔を狭めて、中間に暗いところを生じないようにしなければ成らず、このように冷陰極放電管９２の数を増すと、いかに冷陰極放電管９２といえども温度上昇は避けられず、発光効率が低下するという問題点を生じている。

よって、現実には、前記箱状部材９１の深さを深めとし、冷陰極放電管９２同士の間隔を適宜に広く取ると共に、それでも生じる光ムラに対しては、拡散板９３の背面の、明るく成り勝ちである冷陰極放電管９２の直上部分に、黒色など不透明色によりドット印刷９５を行い透過率を調整するなどして、均一な明るさの表示を得ている。しかし、コスト及び消費電力を押さえるためには、線状光源同士の間隔を拡げる必要を生じ、これによる光ムラを解消する更なる手段が必要とされている。

よって、現状のバックライト装置９０においては、冷陰極放電管９２の数の低減による不十分な明るさの表示による表示品質の低下、深い箱状部材９１によるバックライト装置９０全体の大型化、シリコングリス９４の注入、ドット印刷９５など加工工数の増加によるコストアップ、などの問題を生じ、これらの点の解決が課題とされるものとなっている。

本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、複数の線状光源が並列に配置され、前記線状光源の前面側に光を拡散透過する拡散板を備えると共に、前記線状光源の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる拡散板を備えたバックライト装置において、前記反射板には、それぞれの前記線状光源の間に障壁を設けて各前記線状光源毎の区画を形成すると共に、前記障壁の高さを調整することで、隣接する前記線状光源からの直射光を隣の区画へ入射させ、前記区画内に設置された前記線状光源からの光が不足する部分を隣の区画からの入射光により補完し、前記拡散板からの照射輝度を均一化したことを特徴とするバックライト装置を提供することで、小型化、表示品質の向上、コストダウンなどを可能として課題を解決するものである。

本発明により、例えば、液晶テレビ、或いは、コンピュータディスプレイの一層の小型化、表示品質の向上が可能となったことで実用性、性能共に向上するものとなり、更には、コストダウンにより一層に商品性が向上し普及を容易なものとする利点を生じる。即ち、線状光源の数が従来と同じであれば、バックライト装置の厚さを薄くでき、逆にバックライト装置の厚さが同じであれば、従来のものに比べて少ない線状光源の数で同等の機能を達成することができるものである。

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは、本発明に係るバックライト装置（以下、バックライト１と称する）であり、このバックライト１は基本的には酸化チタンなどを含有することにより白色とされたポリカーボネイト、ＰＥＴ、ＡＢＳ、シクロオレフィンポリマーなどの樹脂材料により筐体である反射板部１ａが形成され、内部に複数の冷陰極放電管２が所定の間隔で、所定の本数が取付けられるようにされている。

なお、この反射板１ａは本実施形態では、白色の樹脂材料で形成されている例で説明を行うが、内面を白色に着色した金属部材、樹脂部材としても良いものである。さらに、線状光源の例としては、冷陰極放電管の例で説明するが、熱陰極放電管など、いわゆる蛍光ランプを用いることもた可能である。

そして、前記バックライト１のそれぞれの冷陰極放電管２が取付けられた中間には、冷陰極放電管２側に突出する障壁３が設けられ、これにより区画４が形成されている。尚、図１でも明らかなように１つの区画には１本の冷陰極放電管２が取付けられているものとされている。また、前記バックライト１の上面には拡散板５が設置され、さらに上方には液晶表示器（図示は省略する）が設けられるものである点は従来例ものと同様である。

今、ここで、前記障壁３が拡散板５に達しているときの１つの区画４の冷陰極放電管２単体の照度分布Ａ１の例を示すものが、図２であり、当然に前記冷陰極放電管２の直上が最も明るく、区画４の端に行くほど暗くなる。そして、その明暗の比率は約２．５倍であり、例えば、テレビ画像などの鑑賞に堪えられる値ではない。

本発明は、明暗の均一化を図るための第一の手段として、前記障壁３の高さを調整し、冷陰極放電管２からの光を隣の区画４にも配布する。これを、図１を用いて説明すれば、この図１には、３本の冷陰極放電管２が表示されているので、まず、向かって、左の冷陰極放電管を２Ｌとし、右の冷陰極放電管を２Ｒとし、中央の冷陰極放電管を２Ｃとして説明する。

ここで、まず、前記障壁３の高さが拡散板５まで達しているとすれば、各区画４は四辺で密接する光学的に独立した構成となり、冷陰極放電管２Ｌ、２Ｒからの光が中央の区画、即ち、冷陰極放電管２Ｃが設置された区画４に入射することはなく、それぞれに影響を与えることはない。この状態での各区画４の配光Ｈ１の状態を示すものが図２である。

図２でも明らかなように、上記のように各区画４が独立した状態での配光Ｈ１では、冷陰極放電管２の真上の部分がもっとも明るく、そして区画４の端に行くほど明るさは低下するものとなっており、そのときの明暗差は約２．５倍に達するものとなっている。尚、この実施形態では、各冷陰極放電管２の間の距離は４０mmとして設定されている。また、反射板１ａの反射面側最下点と拡散板５の線状光源拡散板５の線状光源側の距離は、約１８mmとされ、この間隔に比べ、線状光源の間隔が広いものとされている。

本発明では、まず、第一の手段として、前記障壁３の高さを調整することで、障壁３と拡散板５との間に間隙Ｄを設け（図１参照）、この間隙Ｄの量を調整することで、隣に位置する冷陰極放電管２からの光を光量が不足している部分に導入し、１つの区画４内に均一な明るさを実現させようとするものである。

ここで、再度、図２を検討してみると、上記にも説明したように、１つの区画４内では、配光Ｈ１は、冷陰極放電管２の真上が最大の光量値を示し、左右方向へ移動するほど光量が低下する、いわゆる中高の形状をしている。よって、現実的には、前記冷陰極放電管２の真上の部分には隣接する区画４からの光を配布する必要はなく、左右端の光量が低下する部分を重点的に補強すれば良いものとなる。

よって、本発明では、原則的には、ある区画４に対して、左側に接する区画４からは、左側の半部には左に寄るほど大量の光を供給し、右側に接する区画４からは右に寄るほど大量の光が供給できるようにすれば、供給を受ける区画４の光量は図２に示した山形が補償され、均一化する方向に向かうものとなる。

上記のように隣接する区画から光の供給を受けるためには、例えば、左側に接する区画４との境界に設ける間隔Ｄの幅と位置とを調整し、光の供給を受ける側の区画４の中心よりも右側反部に光が到達しないようにすれば良く、同様に、右側に接する区画４との境界に設ける間隔Ｄは左側半部に光が到達しないようにすれば良い。

このときに、光の供給を受ける側の中心近傍では、前記冷陰極放電管２が所定の管径を有するもので、前記障壁３の先端により遮られる範囲が異なる半影部Ｓを生じて、前記冷陰極放電管２の全関係により照射される光量よりも少ないものとなる。この半影部Ｓは、前記冷陰極放電管２から離れるに従い、前記障壁３により前記冷陰極管の遮られる範囲が増えるので、光量が徐々に減少するものとなる。

上記にも説明したように、区画４の中心部分は、充分な光量が配布されている部分であるので、例え、この半影部Ｓが中心部分と重なることがあっても、実用上に支障を生じるほどの影響は生じないが、上記半影部Ｓ以外の部分は中心部分と重複しないことが好ましい。

図３は、上記に説明したように間隙Ｄを形成したときの左側の区画４から入射する配光ＨＬの形状の１つの例を示したものであり、図４は同様に形成した右側の区画４から入射する配光ＨＲの１つの例を示したものである。そして、図５は、図２の配光Ｈ１に前記配光ＨＬと配光ＨＲとを加算した配光Ｈ２を示すものである。

ここで、配光Ｈ１と配光Ｈ２とを比較してみると、双方とも中心の光量が多い、略中高状であることは変わりないが、更に精査してみると、配光Ｈ１は、光量の最大値と最小値との差が略２．５倍であったのに対し、配光Ｈ２では、約１．５倍と、明るさの均一化に相応の効果が現れていることが認められる。

本発明では、上記に説明した第一の均一化手段に加えて、第二の均一化手段を組み合わせるものであり、この第二の均一化手段にも前記障壁３を利用する。即ち、第一の均一化手段においては、障壁３と拡散板５との間隔Ｄにより、隣設する区画４からの光を不足する部分へ補強することで、行うものであった。

ここで、図１により障壁３の作用を検討してみると、この障壁３は隣接する区画に補給する光量を確保するための間隔Ｄが要求されるものであり、即ち、頂点３ａの存在する位置のみが要求されているものであって、前記頂点３ａを底面３ｂに接続、保持するための側面３ｃは、白色樹脂による反射板を用いた場合、実質的には特に作用は期待されていない。

本発明は、この点に着目し、前記側面３ｃも利用して更なる均一化を実現しようとするものであり、ここで、図１に示した、第一の均一化手段を施した配光Ｈ２においても、未だに区画４の中央部が明るい傾向は残っており、完全なバックライト１としては十分な性能を有するとはいえない。

そこで、本発明では、図６に示すように、前記障壁３の側面３ｃを、前記冷陰極放電管２又はその近傍を第一焦点とし、前記障壁３の頂点３ａの真上方向の拡散板５近傍を第二焦点とする楕円状の一部分の形状として形成するものであり、すなわち、楕円面は、その長軸Ｚを前記冷陰極放電管２の軸と平行移動させる状態として、必要部分、即ち、障壁３の頂点３ａから平坦面である底面３ｂまでに至り帯状に形成される。

なお、前記楕円面の第二焦点の位置を前記障壁３の頂点３ａの真上方向の拡散板５近傍としているが、これは、この位置を上下左右に多少移動させることにより、光の照射特性、および、範囲の調整が可能であるため、本発明では、これも含むことを意味するものである。

尚、障壁３は冷陰極放電管２の両側に存在するので、その両側共に形成され、そして、前記区画４は密着状態で隣接するものであるので、前記障壁３は表裏が楕円面で形成されるものとなる。本実施例では、反射板１ａを白色樹脂により形成しており、線状光源からの光の対し拡散させる作用を多く含むものとなっているため、焦点への光の集中が少ないものとなるので、例えば、を形成する金型を磨くなどして、反射板１ａの正反射成分を高いものとすれば、焦点への光を多くすることができる。また、反射板が内面などに着色した金属部材、樹脂部材を用いる場合みは、例えば、粒子の細かい白色塗料などで塗装すればよい。

図７は上記のようにして形成された楕円面状の側面３ｃを有する障壁３を備えた１つの区画４における配光ＨＯの状態を示すものであり、予定したとおりに両端の障壁３の位置で最大の光量が得られるものとなっている。そして図８に示すものが、図５に示した第一の均一化手段を施した区画４と組み合わせた最終の配光Ｈ３である。

この際、頂点３ａは前記楕円の形状（焦点距離）および長軸Ｚの傾斜により、高さ位置の調整が可能であり、この高さの調整により半影部Ｓの位置が隣の光源の真上までになるようにする。また、楕円系状である側面３ｃと平坦面である底面３ｂとは適宜な曲線で結び、この境界により輝度ムラを生じることがないようにしても良いものである。

このように２種類の均一化手段を組み合わせたことで、光量差は図にも示すように、区画４の中央部で約１１、区画の端部で約１０と、実質的には均一といえる範囲に収まり、実用に十分耐えるものとすることが可能となった。尚、例えば、楕円面による補正が効き過ぎるなどの場合には、障壁３の側面３ｃの一部を楕円面で形成し、他の部分は直線で形成するなどは自由である。

以上のように、本発明により隣接する区画４からの光を、不足する部分に配布する第一の方法と、障壁３の側面３ｃを楕円面で形成して必要部分に第二焦点を設定し集中的に光を配布する第二の方法とを組合わせて、バックライト１を形成したことで、第一には、全面に均一な光量の得られるものとして、バックライト１の性能向上を可能とする。

また、第二には、上記の構成としたことで、冷陰極放電管２間の距離を従来以上に離しても明るさの均一性が保てるバックライト１の形成が可能となり、加えて、均一化を行う際に、バックライト１の厚みが薄い状態で実施が可能となり、液晶表示器全体の小型化も可能とし、これにより、コストダウンも可能とする。

本発明に係るバックライト装置における第一の光量均一化手段を示す略示的な断面図である。それぞれの冷陰極放電管を収納する区画を独立させたときの配光特性の例を示すグラフである。区画間の隔壁の頂点と拡散板間に間隙を設け隣接する区画に漏れる光の強度を左側に接する区画からの漏光で示すグラフである。区画間の隔壁の頂点と拡散板間に間隙を設け隣接する区画に漏れる光の強度を右側に接する区画からの漏光で示すグラフである。第一の光量均一化手段により得られる照明光の形状を示すグラフである。本発明に係るバックライト装置における第二の光量均一化手段を示す略示的な断面図である。第二の光量均一化手段による配光特性の例を示すグラフである。第一の光量均一化手段と第二の光量均一化手段とを加算した状態で示す本発明に係るバックライト装置における配光特性を示すグラフである。従来例を示す断面図である。

符号の説明

１…バックライト装置
１ａ…反射板
２、２Ｃ、２Ｌ、２Ｒ…冷陰極放電管
３…障壁
３ａ…頂点
３ｂ…底面
３ｃ…側面
４…区画
５…拡散板
Ｄ…障壁と拡散板との間隔

Claims

複数の線状光源が並列に配置され、前記線状光源の前面側に光を拡散透過する拡散板を備えると共に、前記線状光源の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる拡散板を備えたバックライト装置において、前記反射板には、それぞれの前記線状光源の間に障壁を設けて各前記線状光源毎の区画を形成すると共に、前記障壁の高さを調整することで、隣接する前記線状光源からの直射光を隣の区画へ入射させ、前記区画内に設置された前記線状光源からの光が不足する部分を隣の区画からの入射光により補完し、前記拡散板からの照射輝度を均一化したことを特徴とするバックライト装置。
前記隣接する区画に入射する直射光の範囲は、前記線状光源の管径の一部が前記障壁に遮られる半影部を含め、当該の区画が接する側のほぼ半部であることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
前記隔壁には、前記線状光源またはその近傍に第一焦点を有し、前記隔壁の頂点の真上方向の前記拡散板近傍に第二焦点を有する楕円曲面が、光量分布調整用として組合わされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のバックライト装置。
前記バックライト装置の前記反射板は適宜の拡散性と適宜の反射性とを有する部材で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のバックライト装置。
前記反射板は、白色の樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のバックライト装置。