JP2011165648A - 多方向採光のバックライト - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、発光ダイオードの数を節約することができるとともに、平均演色評価数と明るさの均一度を高めることができ、さらに製造が簡単でコストを大幅に下げることが可能な、多方向採光のバックライトを提供する。
【解決手段】複数の棒状光源と、複数の補助光源とによって構成する。棒状光源は、軟質の材料からなり且つ高い導光率をもつ管体であり、棒状光源の中央には通孔が設けられ、複数の棒状光源の管体両端には発光源がそれぞれ設けられ、発光源は、少なくとも一つの発光ダイオードと一つの制御回路板を備える。複数の補助光源は、複数の棒状光源の対向する二つの側端に設けられ、また、補助光源は、複数の発光ダイオードを一つのユニットとする組合せ式発光源であり、発光ダイオードは緑光（Ｇ）と赤光（Ｒ）を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は多方向採光のバックライトに関し、特に、モニターのバックライトモジュールに適用されるバックライト光源に関する。

バックライトは照明の一種であり、液晶ディスプレイ（ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＤＩＳＰＬＡＹ、略称ＬＣＤ）のディスプレイに用いられる。一般的なバックライトの形態は、サイドライト方式と、直下型方式に分けられる。ここで、図６を参照する。図６は、大きなサイズのＬＣＤに対応させて制作されたバックライトを示す説明図である。このバックライトでは、バックライト体５０の四つの側面に、それぞれ一組の強力発光源６０を設けることにより、バックライト体５０は十分な光線を得ることができるようになっている。しかしながら、このバックライトは、四組の発光源を使用するためコストが高くなるとともに、対向する両側の発光源６０を減らした時にバックライト体５０中央領域が若干暗くなる、という欠点がある。そこで、コストを減らすために、図７に示すようなバックライトも開発されている。このバックライトでは、板体７０の両側だけに発光源８０を一組ずつ設けることでコストを減らしており、さらに、中央領域の不足する光線を補うために、板体７０に複数の密集した凸点７１を設け、しかもそれは中央領域にいけばいくほど密になるようにしている。これにより、光線は中央に集まり、輝度が均一でないという問題は改善される。しかし、別の重大な欠点が生じる。それは、大きなサイズのバックライト体７０は元々薄くつくられており、最近では、その上に多くの密集度の異なる凸点７１を設けるため、成形させる際に、収縮して変形や破裂を起こしやすい。これに対応するため、製造技術を高め、人件費や機械を増やさなければならず、製造コストは逆に大幅に増えてしまう。これがこのバックライトの欠点である。

図８に示すように、直下型方式のバックライトでは、バックライト体５０上に複数の嵌めこみ溝５１を隙間なく設け、各嵌めこみ溝５１上に発光ダイオード５２を設ける。この密集させて設けられた高パワーの発光ダイオード５２は、材料であるＬＥＤの使用が増える他、溶接が難しく、製造とメンテナンスのコストを下げることができず、しかも、密集した発光ダイオード５２が一か所に集中することで発生する放熱問題を解決するのは容易ではない。これが、現在の大きなサイズのバックライトが直面する技術上のボトルネックであり、未だ突破することができていない。

上記とは別の形態の直下型方式のバックライトでは、極めて細い蛍光灯を光源にしている。しかしながら、細長い蛍光灯は製造するのが容易でなく、しかも破裂しやすいため、上述の方法と同様にコストが高くつくため、現在の技術上のボトルネックを解決するには至っていない。

また、現在、白光を発する発光ダイオードは、その大部分が青色光の発光ダイオードを採用し、さらに燐光剤を用いて一部の光或いは光全体を一種類や複数種類の色の光（波長が長い光）に変え、全ての光を混合すると、白光に見えるようになる。例えば、青色光の発光ダイオードに黄色の蛍光粉を加えて白光を作り出す。しかしながら、この“白光”は、本当の白光ではなく、ただ単に人の目には白色光に見えるというだけである。この種の“代替性の白色光”は、最良の白光の色合いではなく、しかも、青色光の発光ダイオードと燐光剤を使用して転化する過程において、ある部分のエネルギーは熱エネルギーになるため、エネルギーのロスになる。しかしながら、もし、青、赤、緑の三色を混合して良質の白光を形成させるとすると、その平均演色評価数（Ｒａ）は、約３０％減衰する。従って、上述の全ての問題を解決したバックライトを発明することは、当業界の大きな挑戦である。

そこで、本発明は、発光ダイオードの数を節約することができるとともに、平均演色評価数と明るさの均一度を高めることができ、さらに製造が簡単でコストを大幅に下げることが可能な、多方向採光のバックライトを提供することを目的とする。

また、本発明は、光線を更に均一にすることが可能な多方向採光のバックライトを提供することを目的とする。

本発明による多方向採光のバックライトは、複数の棒状光源と、複数の補助光源とによって構成する。棒状光源は、軟質の材料からなり且つ高い導光率をもつ管体であり、棒状光源の中央には通孔が設けられ、複数の棒状光源の管体両端には発光源がそれぞれ設けられ、発光源は、少なくとも一つの発光ダイオードと一つの制御回路板を備える。複数の補助光源は、複数の棒状光源の対向する二つの側端に設けられ、また、補助光源は、複数の発光ダイオードを一つのユニットとする組合せ式発光源であり、発光ダイオードは緑光（Ｇ）と赤光（Ｒ）を備えている。棒状光源の管体の内壁には連続した導光溝が設けられ、棒状光源上の導光溝は螺旋状であり、且つ棒状光源の中央段部の導光溝は密集して設けられており、棒状光源の両端部の導光溝はまばらに設けられている。

本発明の構造を示した説明図である。 本発明の端部の補助光源の構造を示した説明図である。 本発明の縦断面の光源の分布を示した説明図である。 本発明の棒状光源の構造を示した分解図である。 本発明の棒状光源の内部の構造を示した分解図である。 従来のサイドライト方式のバックライトを示した平面図である。 従来のサイドライト方式の改良バックライトを示した平面図である。 従来の直下型方式のバックライトを示した平面図である。

図１に示すように、本発明によるバックライト１０、複数の高い導光率をもつ棒状光源２０を並列させて柵状にしたものを主要光源とし、さらに側辺に複数の補助光源４０を設けてなる。それにより、優れた混光効果を発揮する。本発明の特徴として、良質の均一な光線を提供するだけでなく、同時に、三色光によって優れた平均演色評価数（Ｒａ）を提供する。

図１、図４、図５に示すように、本発明によるバックライト１０は、複数の棒状光源２０と、複数の補助光源４０とによって構成する。

複数の棒状光源２０は、一般的な蛍光灯とは異なり、軟性の材質からなり高い導光率をもつ管体２１である。管体２１の中央には通孔２１０が設けられ、管体２１の内壁には連続した螺旋状の導光溝２１１が設けられる。導光溝２１１は、図５に示すように一本にすることや、或いは、ここでは図示しないが複数本にすることもでき、いずれも同様の効果がある。なお、導光溝２１１は、その密集度が異なる設計にすることができる。例えば、最良の実施例では、導光溝２１１の中央を密集させ両端をまばらにするという、漸進的な分布にする。また、複数の棒状光源２０の管体２１の両端には、それぞれ発光源２２が設けられる。発光源２２は、少なくとも一つの発光ダイオード２２１と、一つの制御回路板２２０とを備える。発光ダイオード２２１の数は、実際の状況に応じて増減することができ、図４では、発光ダイオード２２１の数を一つにして説明している。なお、発光ダイオード２２１の規格に特に制限はなく、各種照明に用いられる規格を使用することができる。その規格は、表面粘着（ＳＭＴ）式、及び、一般的なリード線をはんだ付けする発光ダイオード２２１などの規格を含む。

次に、図１と図２を参照する。複数の補助光源４０は、三つの発光ダイオード４１１、４１２、４１３を一つのユニットとして構成する組合せ式発光源４１である。三つの発光ダイオード４１１、４１２、４１３は、”緑（Ｇ）−赤（Ｒ）−赤（Ｒ）”或いは”赤（Ｒ）−赤（Ｒ）−緑（Ｇ）”の方式で、複数の棒状光源２０の対向する両端側に設けられる。

ここで、図１、図２、図３を参照しながら、本発明を使用するときの状況を説明する。本発明は、複数の棒状光源２０からなるバックライト１０を主要光源とし、さらに対向する端部のそれぞれに複数の補助光源４０を設け、補助光源４０は、三つの発光ダイオード４１１、４１２、４１３を一組にしてなる組合せ式発光源４１であり、”緑（Ｇ）−赤（Ｒ）−赤（Ｒ）”、或いは”赤（Ｒ）−赤（Ｒ）−緑（Ｇ）”の方式で中央の棒状光源２０へと投射する。棒状光源２０の発光ダイオード２２１は白光であり、光線が混合されると、平均演色評価数（Ｒａ）が優れ且つ光線が十分な白光を得ることができる。本発明をモニターに組み合わせる際、バックライト１０の一側面の前方には偏光板３１が設けられ、もう一方の側面の後方には光反射板３０が設けられ、光反射板３０は高反射面を備えているとともに、放物線のような弧形を有し、光源の一部を前方へ反射させる。この構成により、複数の高い導光率をもつ棒状光源２０の両端の発光源２２から光線が投射された後、管体２１の導光を通じて棒状の光が形成され、さらに、密集度の異なる導光溝２１１によって、棒状光源２０からの光線は均一になる。このように、均一な光線を射出する全ての棒状光源２０によって、発光が均一で、演色性が優れたバックライト１０を構成する。

補助光源４０は、三つの発光ダイオード４１１、４１２、４１３で一つのユニットを構成する以外に、さらに黄色の発光ダイオード（図示せず）を加えることで、演色性が更によくなる。

本発明の利点は以下の通りである。
１、本発明のバックライトは、高い導光率をもつ材質からなる複数の棒状光源を主要光源とし、さらに両側端部のそれぞれに設けた複数の補助光源を補助とし、補助光源は、三つの発光ダイオードを一組にしてなる組合せ式発光源であり、”緑（Ｇ）−赤（Ｒ）−赤（Ｒ）”、或いは”赤（Ｒ）−赤（Ｒ）−緑（Ｇ）”の方式で中央の棒状光源へと投射する。棒状光源の発光ダイオードは白光であり、光線が混合されると、平均演色評価数（Ｒａ）が優れ且つ光線が十分な白光を得ることができる。以上が、本発明の一つ目の利点である。

２、本発明の棒状光源内部には導光溝が設けられ、導光溝は、棒状光源の中央部分では密集して設けられ、それにより、棒状光源の両端の発光ダイオードから発する光は棒状光源上に均一に分布され、光線は均一になる。以上が、本発明の二つ目の利点である。

３、本発明は、従来のサイドライト方式のバックライトと比べると、四面全てに発光源を設ける設計であり部材のコストを下げることができ、二面式の大きなサイズの薄板体を製造するのが容易になるとともに、歩留まりを下げることができるため、部品の製造と組み立てが更に便利になる。また、光線を混合させる方法により、平均演色評価数が優れた白光を得ることができる。以上が、本発明の三つ目の利点である。

１０ バックライト
２０ 棒状光源
２１ 管体
２１０ 通孔
２１１ 導光溝
２２ 発光源
２２０ 回路板
２２１ 発光ダイオード
３０ 光反射板
３１ 偏光板
４０ 補助光源
４１ 発光源
４１１ 発光ダイオード
４１２ 発光ダイオード
４１３ 発光ダイオード
５０ 板体
５１ 嵌めこみ溝
５２ 発光ダイオード
６０ 発光源
７０ 板体
７１ 凸点
８０ 発光源

Claims (10)

1. 複数の棒状光源と、複数の補助光源とによって構成する多方向採光のバックライトにおいて、
   棒状光源は、軟質の材料からなり且つ高い導光率をもつ管体であり、棒状光源の中央には通孔が設けられ、複数の棒状光源の管体両端には発光源がそれぞれ設けられ、発光源は、少なくとも一つの発光ダイオードと一つの制御回路板を備え、
   複数の補助光源は、複数の棒状光源の対向する二つの側端に設けられ、また、補助光源は、複数の発光ダイオードを一つのユニットとする組合せ式発光源であり、発光ダイオードは緑光（Ｇ）と赤光（Ｒ）を備えていることを特徴とする、多方向採光のバックライト。
2. 棒状光源の管体の内壁には連続した導光溝が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の多方向採光のバックライト。
3. 棒状光源の導光溝の数は、少なくとも一本であることを特徴とする、請求項２に記載の多方向採光のバックライト。
4. 棒状光源上の導光溝は螺旋状であることを特徴とする、請求項２に記載の多方向採光のバックライト。
5. 棒状光源上の導光溝は螺旋状であり、且つ棒状光源の中央段部の導光溝は密集して設けられており、棒状光源の両端部の導光溝はまばらに設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の多方向採光のバックライト。
6. 補助光源の発光源は、三つの発光ダイオードを一つのユニットにしてなることを特徴とする、請求項１に記載の多方向採光のバックライト。
7. 三つの発光ダイオードは、緑（Ｇ）−赤（Ｒ）−赤（Ｒ）の順で配列されることを特徴とする、請求項６に記載の多方向採光のバックライト。
8. 三つの発光ダイオードは、赤（Ｒ）−赤（Ｒ）−緑（Ｇ）の順で配列されることを特徴とする、請求項６に記載の多方向採光のバックライト。
9. 棒状光源の発光ダイオードは白光であることを特徴とする、請求項１に記載の多方向採光のバックライト。
10. 補助光源の複数の発光ダイオードは、さらに黄光を含むことを特徴とする、請求項１に記載の多方向採光のバックライト。
    
    

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