JP2008159532A

JP2008159532A - バックライト

Info

Publication number: JP2008159532A
Application number: JP2006349947A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ikeda; 達也池田; Daiki Kido; 大樹木戸
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】プリズム拡散板を用いたバックライトにおいて、輝度ムラが少なく、高輝度なバックライトを提供する。
【解決手段】本発明のバックライトは、有底開口のバックケース１ｂと、バックケース１ｂ内に並列配置された複数の蛍光ランプ２と、バックケース１ｂの開口部分に配設された拡散板３と、プリズム部４１を有し、プリズム部４１の稜線が発光面側かつ蛍光ランプ２と略平行になるように拡散板３の発光面側に空気層５を介して配設されたプリズム拡散板４とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶テレビ等に使用される直下型のバックライトに関する。

直下型のバックライトは、有底開口の筐体内に複数の蛍光ランプを並列配置するとともに、筐体の開口部に拡散板や各種光学シートを配設して構成するのが一般的である。その光学シートとしては、輝度向上やムラ低減を目的として拡散シートやプリズムシートなどが用いられる。

一方で、これらのシートはコストや部品点数等の観点から削減するのが望ましい。そこで、特開２００６−１９５２７６号公報（以下、特許文献１）に記載のように、プリズムシートの効果を兼ねさせるべく、拡散板にプリズムを形成した拡散板（以下、プリズム拡散板）が開発されている。特許文献１では、プリズム拡散板を用いた場合において、プリズムの頂角、ランプ間の距離、ランプとプリズム拡散板までの距離を好適な関係に保つことにより、高輝度と輝度ムラの改良を同時になし得ると記載されている。

特開２００６−１９５２７６号公報

しかしながら、プリズム拡散板を用いてバックライトを構成しても、輝度があまり向上しないことがわかった。すなわち、プリズムシートを使用した場合、正面輝度は３０％程度上昇するが、このプリズム拡散板ではそこまで輝度は上昇せず、効果が低いと感じられた。この原因について発明者が検討を重ねた結果、プリズム拡散板を筐体の開口部に最初に配設すると、ロスする光が多くなってしまうことが輝度が上がらない原因であると判明した。そこで、さらに検討を行った結果、ランプからの光を拡散板および空気層を介してプリズム拡散板に入光させることで、そのロスする光を少なくすることができ、もって輝度ムラが少なく、高輝度なバックライトを実現することができることを見出したため、提案するに至った。

本発明の目的は、プリズム拡散板を用いたバックライトにおいて、輝度ムラが少なく、高輝度なバックライトを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のバックライトは、有底開口の筐体と、前記筐体内に並列配置された複数の線状光源と、前記筐体の開口部分に配設された拡散板と、プリズム部を有し、前記プリズム部の稜線が発光面側かつ前記線状光源と略平行になるように前記拡散板の発光面側に空気層を介して配設されたプリズム拡散板とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、プリズム拡散板を用いたバックライトにおいて、輝度ムラが少なく、高輝度なバックライトを提供することができる。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態のバックライトについて図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態のバックライトについて説明するための全体図、図２は図１のＡ−Ａ’断面を矢印方向から見た図である。

バックライトは、直下型方式のバックライトである。バックライトの外囲器を構成するケース１は、フロントケース１ａとバックケース１ｂとからなる。バックケース１ｂは、一の面に開口部を有する有底開口の形状である。なお、バックケース１ｂの内面には反射効率の高い反射面が形成されている。

バックケース１ｂ内部には、細長形状で直管の外面電極蛍光ランプからなる蛍光ランプ２が配置されている。このような蛍光ランプ２が複数本、それぞれの管軸がほぼ平行になるように配置されている。なお、本発明において使用するランプは種類や形状等に制限はなく、冷陰極蛍光ランプや熱陰極蛍光ランプなどを用いても良い。

バックケース１ｂの開口部には、拡散板３が配設されている。拡散板は、拡散剤として内部に球状の微粒子などを含むことにより、光を拡散させて出射させる機能を有する板である。そのため、粒子の大きさや密度などを変えれば、拡散板の透過率を変化させることができる。拡散板の特性は主に透過率によって特定され、透過性が高いほど拡散性は低くなるが輝度が高くなり、透過性が低いほど拡散性は高くなるが輝度は低くなる。本発明においては、拡散板３は、透過率が５０％〜９５％、厚さＤ１は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍのものを使用することができる。

拡散板３上には、６０％〜９５％の透過率のプリズム拡散板４が配設されている。プリズム拡散板４は、プリズム部４１と平板部４２とで一体構成されており、全体に拡散剤を含んでいる。プリズム部４１は稜線となる部分を有する三角柱形状であり、プリズム拡散板４を配設する際には、その稜線が複数並列配置された蛍光ランプの管軸とほぼ平行になるように配設が行われる。このプリズム部４１は、高さＤ２が１０μｍ〜１００μｍ、頂角の角度αは４０°〜１００°であるのが望ましい。ただし、プリズム部４１は断面が三角形のものに限らず、多角形状や先端が円形状のものも本発明の効果を得ることができるため含むものとする。平板部４２は厚さＤ３が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである。なお、拡散板３とプリズム拡散板４の合計透過率、すなわち拡散板３の透過率×プリズム拡散板４の透過率は５０％〜８５％であるのが望ましい。また、プリズム拡散板４の発光面側には、所要により拡散シート等の光学シートをさらに配設しても良い。

ここで、拡散板３とプリズム拡散板４の間には、空気層５が介在している。この空気層５は、拡散板３からの光を大きく屈折させる作用があるため、プリズム部４１で全反射してロスする光を低減する効果がある。ただし、空気層５の間隔ｄとしては、１．０ｍｍ以下であるのが良い。

以下に、本実施の形態のバックライトの一実施例を示す。

バックライト：サイズ＝３２インチ（約７６０ｍｍ×約４４０ｍｍ）、
蛍光ランプ２：外面電極蛍光ランプ外径Ｒ＝３．０ｍｍ、内径＝２．０ｍｍ、ランプ電流＝５．５ｍＡ、使用本数＝１６灯、ランプピッチＰ＝２３．８ｍｍ、拡散板３との距離Ｌ１＝１５．０ｍｍ、反射面との距離Ｌ２＝２．０ｍｍ、
拡散板３：透過率＝６０％、厚さＤ１＝１．５ｍｍ、
プリズム拡散板４：透過率＝８０％、プリズム部４１の頂角の角度α＝７５°、高さＤ２＝２５μｍ、平板部４２の厚さＤ３＝１．５ｍｍ。

上記仕様を実施例１とし、そのほか比較例をいくつか作成して中央部輝度と輝度ムラを測定した。その結果を図３に示す。なお、輝度ムラは、ランプ直上とランプ間部分との輝度差として測定している。また、図中の透明プリズム板とは、プリズム拡散板４と形状・寸法は同じだが、拡散剤を含んでいないものを意味する。

結果からわかるように、拡散板３の上にプリズム拡散板４を配設した実施例１は中央輝度が高く、かつ輝度ムラも少ないことがわかった。特にプリズム拡散板４のみを用いた比較例１と比較すれば、中央輝度及び輝度ムラが格段に改善されていることがわかる。また、比較例２との比較により、同じ部材を用いても、高輝度を得るためには拡散板３とプリズム拡散板４の配設順序が重要であることが伺える。一方、拡散板３の上に透明プリズム板を配設した比較例３では、実施例１の中央輝度に近い特性を得ているが、輝度ムラが多く、部分的に輝度が高すぎたり、低すぎたりすることが確認された。これは目視において明暗として認識できてしまう程度であったため、この比較例３は実用的ではない。

ここで、実施例１において高輝度で輝度ムラが少なくなった理由を考察する。図４は、比較例１の光透過について説明するための図である。

プリズム拡散板を図のように配設した場合、蛍光ランプからの光はプリズム拡散板の平坦面側から入射し、その際、屈折率の違いにより屈折する。また、拡散剤により拡散される（図示省略）。その後、光はプリズムの方向に進行するが、そのプリズム面に対する入射角度により、Ｘ、Ｙ、Ｚの光の３つに分かれる。Ｘの光は正面方向に立ち上がって出射する光であり、いわゆる集光効果により、輝度を上昇させる作用をする。Ｙの光はプリズム面で２度全反射してランプの方向に戻るため、輝度ムラを低減させる作用をする。Ｚの光は出射するが正面方向に立ち上がらないで出射する光であり、浅い角度で出射するため、拡散光として作用する。が、この光は正面輝度には反映されず、つまり、このＺの光がロスする光となる。

これに対し、拡散板３で拡散し、空気層を介してプリズム拡散板４に光を入射させる実施例１の構成では、Ｚの光の割合が減少する代わりに、Ｘの光が増加することが光学シュミレーション等で確認された。つまり、実施例１の構成により、プリズムシートを使用した場合と同程度にまで光利用効率を改善することができ、プリズム拡散板４の光利用効率を本来期待される程度にまで上昇させることができた。

したがって、第１の実施の形態では、拡散板３の発光面側に空気層５を介してプリズム拡散板４を配設することにより、輝度ムラが少なく、高輝度なバックライトを実現することができる。

本発明の第１の実施の形態のバックライトについて説明するための全体図。図１のＡ−Ａ’断面を矢印方向から見た図。実施例と比較例について中央輝度と輝度ムラを測定した結果について説明するための図。比較例１の光透過について説明するための図。

符号の説明

１ケース
１ａフロントフレーム
１ｂバックフレーム
２蛍光ランプ
３拡散板
４プリズム拡散板
４１プリズム部
５空気層

Claims

有底開口の筐体と、前記筐体内に並列配置された複数の線状光源と、前記筐体の開口部分に配設された拡散板と、プリズム部を有し、前記プリズム部の稜線が発光面側かつ前記線状光源と略平行になるように前記拡散板の発光面側に空気層を介して配設されたプリズム拡散板とを具備することを特徴とするバックライト。
前記拡散板と前記プリズム拡散板の合計透過率が５０％〜８５％であることを特徴とする請求項１に記載のバックライト。