JP2008159391A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度むらをさらに改善することができる照明装置を提供する。
【解決手段】反射面２１は、互いに開き具合が異なる２つの放物柱面Ｐ１，Ｐ２が連結された凹面からなる。また、隣り合う２つの反射面２１，２１同士が、隣り合う２本の放電ランプ１，１の間で放電ランプ１よりも拡散板３側で結合されている。さらに、放電ランプ１と対向する各反射面２１の最奥部には、断面形状が三角形となる突条２４が放電ランプ１の軸方向に沿って前方へ突設されている。上述のように反射面２１が互いに開き具合が異なる複数の放物柱面Ｐ１，Ｐ２が連結された凹面からなるので、従来例に比較して輝度むらをさらに改善することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関し、特に透過形の液晶パネルを後方から照明するのに好適な照明装置に関するものである。

近年、透過形の液晶パネルを用いた大画面のディスプレイ装置やテレビ受像機が急速に普及している。透過形の液晶パネルには後方から照明する照明装置（いわゆるバックライト）が必要であるが、液晶パネルの大型化に伴って照明装置も大型化され、使用する光源（直管形の放電ランプ）の本数も増加傾向にある。しかしながら、放電ランプの本数が増加すれば照明装置の消費電力が増大し、結局、液晶パネル及び照明装置を備えたディスプレイ装置やテレビ受像機の消費電力も増大してしまうことになる。一方、液晶パネル用照明装置の省電力化を図るためには使用する放電ランプの本数を減らす必要があるが、単純に本数を減らしただけでは輝度むらが大きくなって画質が低下してしまう。

そこで従来は、軸方向に長い棒状であって周方向に光を放射する複数の光源が、互いの軸方向を一方向に揃えて並置され、これら複数の光源の前方に光を拡散する平板状の拡散板が配置されるとともに、それぞれの光源が放射する光を前方へ反射する複数の反射面が各光源の後方に配置され、各反射面を、放物柱面に沿って配置された複数枚の平面反射面を連結した凹面とすることで輝度むらを改善したものが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００６−５８４８０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているものにおいても輝度むらが十分に改善できないことがある。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、輝度むらをさらに改善することができる照明装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、軸方向に長い棒状であって周方向に光を放射する複数の光源が、互いの軸方向を一方向に揃えて並置され、これら複数の光源の前方に光を拡散する平板状の拡散板が配置されるとともに、それぞれの光源が放射する光を前方へ反射する複数の反射面が各光源の後方に配置されてなる照明装置であって、反射面は、互いに開き具合が異なる複数の放物柱面が連結された凹面からなることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記放物柱面の少なくとも一つは、他の放物柱面に対し焦点を中心として５°〜３０°の範囲で回転した状態で連結されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、隣り合う反射面同士が光源よりも前方の位置で互いに結合されてなり、前後方向に沿って光源と対向する各反射面の最奥部に前方へ突出する突条が形成されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、各反射面は、拡散板との距離が相対的に近い部分の正反射率が拡散板との距離が相対的に遠い部分の正反射率よりも小さいことを特徴とする。

本発明によれば、反射面が互いに開き具合が異なる複数の放物柱面が連結された凹面からなるので、従来例に比較して輝度むらをさらに改善することができる。

以下、透過形の液晶パネルを後方から照明するための液晶パネル用照明装置（いわゆるバックライト）に本発明の技術思想を適用した実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態は、図２〜図５に示すように液晶パネルの背面と略平行に並置される複数本（図示例では１２本）の棒状の光源（直管形の放電ランプ１）と、放電ランプ１の後方に配設されて放電ランプ１が放射する光を前方（図２における上方）へ反射する反射板２と、液晶パネルと放電ランプ１との間に配設され入射した光を拡散する平板状の拡散板３と、放電ランプ１の両端部に設けられた端子ピン１ａを介して放電ランプ１（の電極）に電力を供給して点灯させる点灯装置（図示せず）と、点灯装置を構成する回路部品の少なくとも一部が実装されて反射板２の背面側に配設される２枚の回路基板４と、拡散板３の前方に配設される拡散シート５と、拡散シート５の前方に配設されるレンズシート６と、レンズシート６の前方に配設される光学シート７と、光学シート７の前方に配設される押さえ枠８と、押さえ枠８を介して拡散板３並びに前記３種類のシート５〜７を反射板２との間に挟み込むとともに押さえ枠８との間に液晶パネル（図示せず）を挟み込んで支持する金属フレーム９とを備えている。

放電ランプ１は、棒状のガラス管と、ガラス管内の両端部に設けられた一対の電極（図示せず）と、一端部が電極と接合されてガラス管の外に導出された端子ピン１ａとを有する冷陰極蛍光ランプである。なお、ガラス管の直径は数ｍｍ、全長は数十ｃｍである。また端子ピン１ａは後方へ略直角に折り曲げられている。

拡散板３は、例えばアクリル樹脂のような透光性材料によって薄肉の平板状に形成され、放電ランプ１が放射する光を拡散させて前方へ照射するものであって、鈎形の切り欠き３ａが四隅に設けられるとともに、長手方向に対向する両辺の中央には内側に凹んだ凹所３ｂがそれぞれ設けられている。

回路基板４は短冊形の絶縁基板に配線パターンが印刷されたプリント配線板からなり、放電ランプ１を点灯するための点灯装置（インバータ回路など）を構成する回路部品（図示せず）が実装されている。また回路基板４の長手方向に沿った一方の端縁には放電ランプ１の端子ピン１ａが差込接続される接続部４ａが等間隔で一列に並べて実装されている。接続部４ａは、端子ピン１ａが挿入される挿入口（図示せず）を有したハウジングと、ハウジング内に収納されて挿入口を通して挿入された端子ピン１ａを受ける刃受け（図示せず）とを具備し、この刃受けを介して端子ピン１ａと点灯装置とが電気的に接続（結線）されるようになっている。なお、この種の点灯装置については従来周知であるから図示並びに説明は省略する。

光学シート７は、入射光を垂直偏光成分又は水平偏光成分に分離透過して液晶パネルに照射するためのものである。また拡散シート５は、拡散板３からの出射光の偏角作用とレンズシート６から再帰反射された光の拡散作用とを主な役割とする。さらにレンズシート６は、拡散シート５からの出射光の偏角作用を主な役割とする。ここで、これら３種類のシート５〜７にも拡散板３と同じ位置に同形状・同寸法の切り欠き及び凹所が設けられている。なお、これら３種類のシート５〜７の機能や材質等については従来周知であるから詳細な説明は省略する。

押さえ枠８は矩形枠状の合成樹脂成型品からなり、光学シート７の前面側に配設される。金属フレーム９は、アルミ等の金属材料によって矩形枠状に形成され、押さえ枠８を介して反射板２の前面側に取り付けられ、押さえ枠８との間に液晶パネルを挟み込んで支持するともに、押さえ枠８を介して反射板２との間に拡散板３及び３種類のシート５〜７を挟み込んで支持するものである。なお、金属フレーム９と反射板２との結合は、ねじ止めやかしめ等の適宜の方法で行えばよい。

反射板２はＰＢＴ樹脂によって全体が扁平な矩形板状に形成され、周囲の枠部２０を除く前面に樋状の複数（図示例では１２個）の反射面２１が略平行に並べて形成されている。また枠部２０前面の四隅には、切り欠き３ａに当接して拡散板３を位置決めするために略Ｌ字形の位置決め突部２２が突設されている。さらに枠部２０の長手方向に対向する両枠片２０ａの前面には、反射面２１と連通し放電ランプ１の端部を収納する収納凹部２３が略等間隔に設けられている。ここで、収納凹部２３の底面（背面）には前後に貫通する貫通孔２３ａが設けられ、図３及び図４に示すように放電ランプ１の端部が収納凹部２３に収納された状態で放電ランプ１の端子ピン１ａが貫通孔２３ａに挿通される。また収納凹部２３の底部（反射面２１の最奥部）には放電ランプ１を支持する複数の放電ランプ支持部２５が設けられている（図３参照）。この放電ランプ支持部２５は、平面視略円弧（優弧）状であって放電ランプ１の管壁を内側に収めるようにして狭持する円弧部２５ａと、収納凹部２３の底面から立設されて円弧部２５ａに連結された柱部２５ｂとを有し、ＰＢＴ樹脂によって反射板２と一体に形成されており、反射面２１と放電ランプ１との距離を一定に保っている（図１（ｃ）参照）。さらに反射板２の両枠片２０ａには、収納凹部２３に収納された放電ランプ１を前方から押さえる押さえ板１０が前面側に取り付けられる。この押さえ板１０は合成樹脂成型品からなり、短冊形の主部１０ａと、主部１０ａの前面中央より前方へ突出する平面視略コ字形の突壁１０ｂと、主部１０ａの背面側より後方へ突設され各収納凹部２３に挿入される複数（本実施形態では１２個）の押さえ片１０ｃとを具備する（図２及び図３参照）。

ここで、放電ランプ１の両端部には軸方向に沿った開口溝を有する円筒形の保持部材１１が外挿されており、ねじ止めやかしめ等の適宜の方法で押さえ板１０を枠片２０ａに取り付ければ、押さえ片１０ｃの先端が保持部材１１に当接することで間接的に放電ランプ１が支持されることになる。なお、拡散板３は、押さえ板１０の突壁１０ｂに凹所３ｂを当てるようにして押さえ板１０の前面側に載置される。また、保持部材１１の形状は円筒形に限られないが、開口溝の方向が放電ランプ１の両端で自由、つまり角度を管理する必要がないため、放電ランプ１の端子ピン１ａに対する保持部材１１の取付が容易である点で円筒形のものが望ましい。

なお、反射板２における反射面２１の結合部には、略円錐形状であり背面側から拡散板３に当接して支持する複数の拡散板支持部２６がＰＢＴ樹脂によって反射板２と一体に形成されており、反射板２に対して拡散板３を平行に支持している（図３参照）。

反射面２１は、図１（ａ）に示すように互いに開き具合が異なる複数（図示例では２つ）の放物柱面Ｐ１，Ｐ２が連結された凹面からなり、各々１本の放電ランプ１が軸方向を一致させて内側に納められる。また、隣り合う２つの反射面２１，２１同士が、隣り合う２本の放電ランプ１，１の間で放電ランプ１よりも拡散板３側で結合されている。なお、「放物柱面の開き具合」とは、放物柱面を軸方向に直交する面で切断した断面形状（放物線）を２次関数ｙ＝ａ（ｘ−ｃ）²＋ｂと表したときの定数ａの絶対値であって、定数ａの絶対値が大きいほど「開き具合」は小さくなり、定数ａの絶対値が小さいほど「開き具合」は大きくなる。また本実施形態においては、図１（ａ）に示すように２つの放物柱面Ｐ１，Ｐ２の一方（放物柱面Ｐ２）が、他の放物柱面Ｐ１に対して焦点（図示例では、放電ランプ１の管軸の位置）を中心として角度φだけ回転した状態で連結されている。

さらに、放電ランプ１と対向する各反射面２１の最奥部（図１（ａ）における底部）には、断面形状が三角形となる突条２４が放電ランプ１の軸方向に沿って前方へ突設されており、この突条２４の前面が、放電ランプ１の放射する光を最奥部より外側の反射面２１に向けて反射する傾斜面２４ａとなる。つまり、傾斜面２４ａを設けない場合、放物面である最奥部で反射した光によって放電ランプ１近傍の輝度が上昇してしまうが、図１（ｂ）に示すように傾斜面２４ａを設けることで最奥部（傾斜面２４ａ）に入射した光が放電ランプ１から離れた位置で反射面２１に反射して拡散板３に入射するから、放電ランプ１近傍の輝度を相対的に低下させて輝度むらを抑えることができるものである。ここで、輝度むらを効率的に抑えるため、図１（ｂ）に示すように傾斜面２４ａの幅を放電ランプ１の直径よりも大きくすることが望ましい。

ここで本発明者らは、放電ランプ１から放射された光が拡散板３の背面（図１における下面）より拡散板３に入射するまでの反射回数並びに光路長をできるだけ少なくするとともに、放電ランプ１から放射された光のうちで拡散板３に直接入射する光以外の光を放電ランプ１の間の相対的に輝度が低くなる箇所に集めることで輝度むらを低減することができるという観点から、一方の放物柱面Ｐ２の回転角度φと輝度むらとの関係を調べる実験を行った。その結果、回転角度φを５°〜３０°の範囲に設定すれば、図１（ｂ）に示すように拡散板３に直接入射しない光（例えば、拡散板３と水平な方向に放射された光）が隣り合う反射面２１の間に誘導されることで輝度むらが低減され、照明装置における輝度の均斉度が向上できることが判った。

また、傾斜面２４ａを設けたことで突条２４が設けられている最奥部の外側で反射してから拡散板３に入射する光が増えるので、突条２４を含む奥部表面を鏡面とし、その外側の部分の表面に多数の凹凸を設けて拡散面とすることにより、反射面２１における正反射率を奥部に対して奥部以外の部分を小さくすれば、結合部近傍での輝度が必要以上に高くなるのを抑えて輝度むらをさらに低減することができる。さらに、反射面２１に拡散材を塗布するかあるいは反射板２を形成する合成樹脂に拡散材を混在させることで反射面２１における拡散反射光を増やしても輝度均斉度の向上が図れる。

本発明の実施形態を示し、（ａ）は反射面の側面図、（ｂ）は反射面における光の反射の様子を説明する説明図、（ｃ）は拡散板支持部を含む要部の断面図である。 同上の分解斜視図である。 同上における放電ランプ、反射板、押さえ板１０を示す前方からみた斜視図である。 同上における反射板及び回路基板４を示す後方からみた斜視図である。 同上の後方からみた斜視図である。

符号の説明

１ 放電ランプ
２ 反射板
２１ 反射面
３ 拡散板
Ｐ１，Ｐ２ 放物柱面（放物線）

Claims (4)

1. 軸方向に長い棒状であって周方向に光を放射する複数の光源が、互いの軸方向を一方向に揃えて並置され、これら複数の光源の前方に光を拡散する平板状の拡散板が配置されるとともに、それぞれの光源が放射する光を前方へ反射する複数の反射面が各光源の後方に配置されてなる照明装置であって、
   反射面は、互いに開き具合が異なる複数の放物柱面が連結された凹面からなることを特徴とする照明装置。
2. 前記放物柱面の少なくとも一つは、他の放物柱面に対し焦点を中心として５°〜３０°の範囲で回転した状態で連結されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 隣り合う反射面同士が光源よりも前方の位置で互いに結合されてなり、前後方向に沿って光源と対向する各反射面の最奥部に前方へ突出する突条が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
4. 各反射面は、拡散板との距離が相対的に近い部分の正反射率が拡散板との距離が相対的に遠い部分の正反射率よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置。

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