JP4305735B2 - Backlight unit - Google Patents

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JP4305735B2
JP4305735B2 JP2003149862A JP2003149862A JP4305735B2 JP 4305735 B2 JP4305735 B2 JP 4305735B2 JP 2003149862 A JP2003149862 A JP 2003149862A JP 2003149862 A JP2003149862 A JP 2003149862A JP 4305735 B2 JP4305735 B2 JP 4305735B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型の液晶パネルの背面に配置して照光を行うバックライトユニットに関するもので、より具体的には、反射板と光透過性の拡散板とを平行に対向させた狭間に、直管型の蛍光ランプを複数配列する構成において、反射板側での反射特性の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、透過型の液晶パネルは背面に強力な光源を配置する必要があり、背面光源には、薄平形状で面発光が得られるバックライトユニットを配置することが行われている。
【0003】
この種のバックライトユニットは、光源に細長い直管型の蛍光ランプを用いるものが多く、構造的には発光面に関してその周縁部に蛍光ランプを配置するサイドライト型や、薄平形状の本体内に蛍光ランプを複数配列して拡散光を得る直下型などがある。
【0004】
直下型のバックライトユニットは、図4に示す本発明に係る代表的な構成例を援用して説明するが、本体1は周縁を立ち上げた浅い皿形状とし、内部に蛍光ランプ2を複数配列して、その開口部分には光透過性の拡散板3を取り付けている。そして、図1に示すように本体1の内面は乱反射が主になる反射板5(本発明の実施の形態における拡散反射部11と同様の材質)になっていて、蛍光ランプ2の光を拡散板3で拡散して面発光を得る。この直下型はサイドライト型に比べて光の利用効率が高く、高輝度表示に有利性があって好まれている。
【0005】
また近年は、液晶パネルによる表示装置は大画面化が進められており、このためバックライトユニットには、そうした搭載装置側の要求から画面サイズは大きく求められ、そして省スペースのために薄型化が求められている。
【0006】
しかし、直下型のバックライトユニットでは、薄型化すると蛍光ランプ2と拡散板3とが接近するため、配光が不均一になり拡散板3上での輝度にムラができる問題がある。これは図2に示すように、拡散板3での光は、蛍光ランプ2からの直接光と反射板5からの反射光とがあり、これらの合成が配光になる。反射板5での反射はいわゆる散乱反射になるので、反射光はランバートの余弦則に従う。すなわち、反射板5上の適宜な位置Aからの反射光は反射面の法線となす角度θの余弦に比例してなだらかに変化し、これは拡散板3での光の強度分布を拡散,平均化する作用がある。しかし、蛍光ランプ2と正対する位置では直接光が集中し、その結果、蛍光ランプ2の配列ピッチPの中間点Bで配光が落ち込み、輝度の分布にムラができてしまう。
【0007】
例えば、図3は図1の従来例について輝度の分布を示すグラフであり、この輝度の分布特性はシミュレーションによるもので、横軸は図1に示す蛍光ランプ2の並び列に対応し、右端がバックライトユニットの中央位置、左端がバックライトユニットの一方の側端に対応している。そして、縦軸は拡散板3上での輝度[cd/m]であり、計算モデル(演算条件)は以下のようにした。
【0008】
蛍光ランプ2は、直径2.6mmで輝度が27500[cd/m]のものとし、これを反射板5との間隔Hを4.0mmの位置に配列ピッチPは23.2mmで12本配列している。そして、拡散板3はサイズを幅40cm×高さ30cmとし、反射板5との間隔Tは2cmにしている。
【0009】
また、蛍光ランプ2の発光は表面の全域から拡散性の配光特性でもって発光し、反射板5は全反射率が97%で、そのうちの拡散反射成分は96%のものとし、拡散板3は光の透過率が60%で、そのうちの拡散率は90%のものとする。
【0010】
そして、輝度の演算は拡散板3での光を成分別とし、つまり蛍光ランプ2からの直接光による輝度成分L2と、反射板5からの反射光による輝度成分L1とを求めて、これらを合成することにより輝度分布L0を得ている。
【0011】
図3から明らかなように、輝度の分布特性を見ると直接光による輝度成分L2は蛍光ランプ2と正対する位置にそれぞれピークを持ち、反射光による輝度成分L1は並び列の全域で均一化している。このため、輝度分布L0は蛍光ランプ2の配列ピッチPの中間点で落ち込みが生じ、輝度にムラができている。
【0012】
係る輝度のムラの発生を抑制するため、従来各種の改良・提案がなされている。一例を示すと、特許文献1から特許文献6に示す各公報に開示された発明がある。
【0013】
【特許文献1】
特開平6−258639
【特許文献2】
特開平10−39808
【特許文献3】
特開2001−297613
【特許文献4】
特開2002−169479
【特許文献5】
特開平7−270785
【特許文献6】
実開平7−32636
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
例えば特許文献1に開示された発明は、この輝度の分布は、蛍光ランプ2の並び列に対する反射板5,拡散板3の位置関係を適正に設定することにより均一化し得るようにしたものである。しかしその技術提案によると、蛍光ランプを狭いピッチで配列することになり、薄厚,大画面化することでは、多数の蛍光ランプを配列する必要があって電力消費,重量が増し、コスト面で不利があって現実的ではない。
【0015】
また、輝度分布を均一化するための技術に、ライティングカーテンと呼ばれる遮蔽パターンを拡散板の下面に印刷する、プリズムシートを拡散板の上部に設置する等がある。しかし、ライティングカーテンは輝度が最低になる部位に合わせて他の場所の輝度を落としてしまうため、発光効率が著しく低減し、またプリズムシートはコストが高く、シート自身の損失のために発光効率がやはり低減してしまう。
【0016】
一方、反射板の形状,性状を工夫して反射特性を改善する考えもある。例えば特許文献2に記載の発明は蛍光ランプに沿って凸状に鏡面反射部を設ける構造を採り、特許文献3に記載の発明は蛍光ランプに対して多面の湾曲形状に反射板をそれぞれ設ける構造を採る。しかしながら、これらの場合、形状が複雑化する割には反射特性を所望に得ることが難しく、形状構造が複雑化するのでコストが高くなる。
【0017】
また、特許文献4,特許文献5,特許文献6などに開示された発明のように、反射板に鏡面反射部を設けて反射特性を改善する考えもある。しかし、鏡面反射部での反射は集光性が強いので、反射板に鏡面反射部を単に設けるだけの構成では輝度分布を均一に得ることが困難であり、その点を考慮した光学設計が必要になる。
【0018】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、比較的にシンプルな構成を採り、発光面での輝度の分布をムラなく均一に得ることができ、発光効率も良好に保持し得るバックライトユニットを提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係るバックライトユニットでは、直管型の蛍光ランプを光源とし、反射板と光透過性の拡散板とを平行に対向させた狭間に前記蛍光ランプを複数配列するバックライトユニットであって、前記反射板は、前記蛍光ランプと正対しないズレ位置に正反射が主になる帯状の鏡面反射部を有し、当該鏡面反射部を除く他の部分が乱反射が主になる拡散反射部となり、前記鏡面反射部は、前記反射板と前記拡散板との狭間の間隔Tと、前記反射板と前記蛍光ランプ中心との間隔Hと、前記蛍光ランプの配列ピッチPに関して、前記蛍光ランプとの正対位置から(P×H)/2(T+H)となる位置をとり、(P/4)以下の幅に設けるようにした。
【0020】
また、前記反射板の反射特性は、前記鏡面反射部では全反射率における正反射成分が80%以上であり、前記拡散反射部では全反射率における乱反射成分が80%以上とするのが好ましい。そして、より好ましい範囲は95%以上とすることである。
【0022】
本発明では、蛍光ランプに対するズレ位置に鏡面反射部を設けるので、当該鏡面反射部では正反射する反射光を特定位置に集光させることができる。鏡面反射部での反射光は、輝度の低下ポイントである配列ピッチPの中間点に強力に集光し、当該位置における輝度の低下分を補填するとともに、鏡面反射部の位置,幅を適正に調整し、反射板における鏡面反射と拡散反射とを最適にバランスし、これにより輝度の分布の均一化を行う。
【0023】
【発明の実施の形態】
図4は、本発明の第1の実施の形態を示している。本実施の形態におけるバックライトユニットでは、本体1は、周縁を立ち上げた浅い皿形状とし、内部に蛍光ランプ2を複数配列して、その開口部分には光透過性の拡散板3を取り付ける。これらは前述した図1の従来のものと同様である。また、本体1の内面は反射板10になるが、本発明では、図5に示すように、反射板10は特性が違う2つの反射部11,12からなり、蛍光ランプ2の光を拡散板3で拡散して面発光を得る。
【0024】
つまり反射板10は、蛍光ランプ2と正対しないズレ位置に正反射が主になる帯状の鏡面反射部12を有し、当該鏡面反射部12を除く他の部分が乱反射が主になる拡散反射部11となる構成になっている。
【0025】
鏡面反射部12は図6に示すように、反射板10と拡散板3との狭間の間隔Tと、反射板10と蛍光ランプ2の中心との間隔Hと、蛍光ランプ2の配列ピッチPに関して、蛍光ランプ2との正対位置から(P×H)/2(T+H)となる初期位置をとり、(P/4)以下の幅D2に設ける。この鏡面反射部12は銀を蒸着したり、銀箔テープを貼る等により形成できる。
【0026】
鏡面反射部12では正反射が主になるので、図7に示すように、特定位置に対して集光することができ、本発明では輝度の低下ポイントである配列ピッチPの中間点Bに強力に集光し、当該位置における輝度の低下分を補填する。つまり、この鏡面反射部12は、基本的には配列ピッチPの中間点Bに反射光が集光し得る位置に設けるが、これは幾何学的に定まる正反射点Sでは最適解が得られず、正反射点Sを初期位置として最適化が必要になる。
【0027】
鏡面反射部12の初期位置は、図6に示す正反射点Sなので当該正反射点Sでは入射角と反射角が同値θになり、図6に示す光路はそのような入射角θ(反射角θ)の光路である。そして、反射板10と拡散板3との狭間の間隔T,反射板10と蛍光ランプ2の中心との間隔H,蛍光ランプ2の配列ピッチP,蛍光ランプ2との正対位置から正反射点Sまでの距離(蛍光ランプ2に対するズレ位置)D1であるとき、反射光,拡散板3,法線による直角三角形によって、
tanθ=(P/2−D1)/T
が求まる。同様に、正反射点Sに向かう光,法線,法線から蛍光ランプ2に向かう垂線による直角三角形によって
tanθ=D1/H
が求まり、両式からtanθを消去して
D1=(P×H)/2(T+H)
の関係を得る。
【0028】
このように、蛍光ランプ2に対する鏡面反射部12のズレ位置は幾何学的な正反射点Sが初期位置(D1)となり、次に最適化を行う。これには試作品を用いた実験あるいはシミュレーションにより拡散板3上の輝度分布を求めて、そのズレ位置D1およびその幅D2とをパラメータとして順次に変更することにより、ピーク値が得られる最適解を決定する。
【0029】
例えば鏡面反射部12は銀箔シートとし、これをズレ位置D1に貼り付けた反射板10を試作して実験により拡散板3上の輝度分布を求める。ここで、中間点Bにおける輝度が不足するならば鏡面反射部12の幅D2を広くし、逆に輝度が過剰であれば幅D2を狭くして調整を行う。この調整により拡散板3上の全体的な輝度分布を平均化し、さらに輝度のムラが認められる場合は鏡面反射部12のズレ位置D1を変更する調整を行う。
【0030】
鏡面反射部12のズレ位置D1およびその幅D2をパラメータとして輝度の均一性を測定したところ、図8,図9に示す特性を確認した。こられのグラフから明らかなように、ズレ位置D1,幅D2にはともにピーク値があり、上記したような最適化により最適解を決定できる。そして、ズレ位置D1,幅D2を適正に調整することにより拡散反射と鏡面反射とをバランスでき、全体的に均一化した配光が行える。
【0031】
図10は、図4に示すバックライトユニットにおける輝度の分布特性を示すグラフである。この輝度の分布特性も前述した図3の従来例と同様なシミュレーションによるもので、横軸は図11に示す蛍光ランプ2の並び列に対応し、右端がバックライトユニットの中央位置、左端がバックライトユニットの一方の側端に対応している。そして、縦軸は拡散板3上での輝度[cd/m]であり、計算モデル(演算条件)は以下のようにした。
【0032】
蛍光ランプ2は、直径2.6mmで輝度が27500[cd/m]のものとし、これを反射板10との間隔Hを4.0mmの位置に配列ピッチPは23.2mmで12本配列している。そして、拡散板3はサイズを幅40cm×高さ30cmとし、反射板10との間隔Tは2cmにしている。
そして、鏡面反射部12は平面シート形状であり、蛍光ランプ2に対するズレ位置D1を3mmとし、幅D2は2mmにしている。
【0033】
反射板10の拡散反射部11は全反射率が97%で、そのうちの拡散反射成分は96%のものとし、鏡面反射部12は全反射率が95%で、そのうちの鏡面反射成分が96%のものとする。
【0034】
また、蛍光ランプ2の発光は表面の全域から拡散性の配光特性でもって発光し、拡散板3は光の透過率が60%で、そのうちの拡散率は90%のものとする。
【0035】
そして、輝度の演算は拡散板3での光を成分別とし、つまり蛍光ランプ2からの直接光による輝度成分L2と、反射板10からの反射光による輝度成分L1とを求めて、これらを合成することにより輝度分布L0を得ている。
【0036】
図10から明らかなように、輝度の分布特性を見ると反射光による輝度成分L1は所定ピッチにピークが出現し、これは直接光による輝度成分L2のアンダーピークに同期している。その結果、輝度分布L0は平坦な分布になっていることがわかる。
【0037】
このように、帯状の鏡面反射部12を蛍光ランプ2に対するズレ位置D1に設け、鏡面反射部12での反射光は、輝度の落ち込みがある位置(前述した配列ピッチPの中間点B)に集光するので、これは不足する輝度を補うような補填になり、このため発光効率を良好に保持できる。そして、発光面での輝度の分布をムラなく均一に得ることができる。
【0038】
また、反射板10は特性が違う2つの反射部11,12からなり、本発明は鏡面反射部12の配置を適正化するものなので構成自体は比較的にシンプルであり、遮蔽パターンやプリズムシートは必要ないためにコスト面に有利性がある。
【0039】
なお、鏡面反射部12は平面シート形状のものには限定されない。例えば凸状に湾曲させたものでもよく、適宜に変更することができる。また、鏡面反射による反射光にあっては、虹色の色目が出現することがあるが、ここでは鏡面反射部12の幅D2が十分に狭くなるので色目は出現しない。
【0040】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るバックライトユニットでは、蛍光ランプに対するズレ位置に鏡面反射部を設けるので、当該鏡面反射部では正反射する反射光を特定位置に集光させることができる。そして、輝度の低下ポイントである配列ピッチPの中間点に強力に集光し、反射板における鏡面反射と拡散反射とを最適にバランスするので、発光面での輝度の分布をムラなく均一に得ることができ、発光効率も良好に保持し得る。
【0041】
また、反射板は特性が違う2つ(拡散反射部,鏡面反射部)からなり、本発明は鏡面反射部の配置を適正化するものなので構成自体は比較的にシンプルであり、コスト面に有利性がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】直下型のバックライトユニットの従来例を示す断面図である。
【図2】拡散反射板での光の反射を示す断面図である。
【図3】図1の従来例における輝度の分布特性を示すグラフである。
【図4】第1の実施の形態を示すバックライトユニットの斜視図である。
【図5】本発明に係る反射板を説明する断面図である。
【図6】鏡面反射部の位置を説明する断面図である。
【図7】鏡面反射部での光の反射を示す断面図である。
【図8】鏡面反射部のズレ位置D1をパラメータにした輝度の均一性を示すグラフである。
【図9】鏡面反射部の幅D2をパラメータにした輝度の均一性を示すグラフである。
【図10】図4に示すバックライトユニットにおける輝度の分布特性を示すグラフである。
【図11】図4に示すバックライトユニットの断面図である。
【符号の説明】
1 本体
2 蛍光ランプ
3 拡散板
5 反射板
10 反射板
11 拡散反射部
12 鏡面反射部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a backlight unit that is arranged on the back surface of a transmissive liquid crystal panel to illuminate, and more specifically, between a reflector and a light transmissive diffuser facing each other in parallel, The present invention relates to an improvement in reflection characteristics on the reflector side in a configuration in which a plurality of straight tube fluorescent lamps are arranged.
[0002]
[Prior art]
As is well known, a transmissive liquid crystal panel needs to be provided with a strong light source on the back surface, and a backlight unit that can obtain surface light emission in a thin flat shape is disposed on the back light source.
[0003]
This type of backlight unit often uses a long straight tube type fluorescent lamp as a light source. Structurally, the backlight unit has a side light type in which a fluorescent lamp is arranged at the periphery of the light emitting surface, or a thin flat body. There is a direct type that obtains diffused light by arranging a plurality of fluorescent lamps.
[0004]
The direct-type backlight unit will be described with reference to the typical configuration example according to the present invention shown in FIG. 4, but the main body 1 has a shallow dish shape with a peripheral edge raised, and a plurality of fluorescent lamps 2 are arranged inside. A light transmissive diffusion plate 3 is attached to the opening. As shown in FIG. 1, the inner surface of the main body 1 is a reflecting plate 5 (the same material as the diffuse reflecting portion 11 in the embodiment of the present invention) that mainly performs diffuse reflection, and diffuses the light of the fluorescent lamp 2. It diffuses with the plate 3 to obtain surface emission. This direct type is preferred because it has higher light utilization efficiency than the side light type and has an advantage in high luminance display.
[0005]
In recent years, display devices using liquid crystal panels have been increased in screen size. For this reason, the backlight unit is required to have a large screen size due to the demands of such mounting devices, and has been reduced in thickness to save space. It has been demanded.
[0006]
However, in the direct type backlight unit, since the fluorescent lamp 2 and the diffusion plate 3 approach each other when the thickness is reduced, there is a problem that the light distribution becomes non-uniform and the luminance on the diffusion plate 3 is uneven. As shown in FIG. 2, the light from the diffusion plate 3 includes direct light from the fluorescent lamp 2 and reflected light from the reflection plate 5, and a combination of these is light distribution. Since the reflection at the reflector 5 is a so-called scattered reflection, the reflected light follows Lambert's cosine law. That is, the reflected light from an appropriate position A on the reflecting plate 5 changes gently in proportion to the cosine of the angle θ formed with the normal of the reflecting surface, which diffuses the light intensity distribution on the diffusing plate 3. There is an averaging effect. However, the light is directly concentrated at the position facing the fluorescent lamp 2, and as a result, the light distribution falls at the intermediate point B of the arrangement pitch P of the fluorescent lamp 2, and the luminance distribution becomes uneven.
[0007]
For example, FIG. 3 is a graph showing the luminance distribution for the conventional example of FIG. 1, and this luminance distribution characteristic is obtained by simulation. The horizontal axis corresponds to the array of fluorescent lamps 2 shown in FIG. The center position and the left end of the backlight unit correspond to one side end of the backlight unit. The vertical axis represents the luminance [cd / m 2 ] on the diffusion plate 3, and the calculation model (calculation conditions) was as follows.
[0008]
The fluorescent lamp 2 has a diameter of 2.6 mm and a luminance of 27500 [cd / m 2 ], and this is arranged at a position where the distance H from the reflecting plate 5 is 4.0 mm and an arrangement pitch P is 23.2 mm, and 12 lamps are arranged. is doing. The size of the diffusion plate 3 is 40 cm wide × 30 cm high, and the distance T from the reflection plate 5 is 2 cm.
[0009]
The fluorescent lamp 2 emits light from the entire surface with a diffusive light distribution characteristic. The reflection plate 5 has a total reflectance of 97%, of which the diffuse reflection component is 96%. Is assumed to have a light transmittance of 60%, of which the diffusivity is 90%.
[0010]
Then, the luminance is calculated by dividing the light at the diffusion plate 3 into components, that is, the luminance component L2 due to the direct light from the fluorescent lamp 2 and the luminance component L1 due to the reflected light from the reflection plate 5 are obtained and synthesized. As a result, the luminance distribution L0 is obtained.
[0011]
As is apparent from FIG. 3, the luminance distribution characteristic L2 due to direct light has a peak at a position facing the fluorescent lamp 2, and the luminance component L1 due to reflected light is made uniform throughout the entire row. Yes. For this reason, the luminance distribution L0 is depressed at the midpoint of the arrangement pitch P of the fluorescent lamps 2, and the luminance is uneven.
[0012]
Various improvements and proposals have been made in the past in order to suppress the occurrence of such uneven brightness. As an example, there are inventions disclosed in each of the publications shown in Patent Document 1 to Patent Document 6.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-6-258639
[Patent Document 2]
JP-A-10-39808
[Patent Document 3]
JP 2001-297613 A
[Patent Document 4]
JP 2002-169479 A
[Patent Document 5]
JP-A-7-270785
[Patent Document 6]
Real Kaihei 7-32636
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in the invention disclosed in Patent Document 1, this luminance distribution can be made uniform by appropriately setting the positional relationship of the reflecting plate 5 and the diffusing plate 3 with respect to the row of fluorescent lamps 2. . However, according to the technical proposal, fluorescent lamps are arranged at a narrow pitch, and the increase in thickness and screen requires a large number of fluorescent lamps, which increases power consumption and weight, which is disadvantageous in terms of cost. Is not realistic.
[0015]
Further, techniques for making the luminance distribution uniform include printing a shielding pattern called a lighting curtain on the lower surface of the diffusion plate, and installing a prism sheet on the upper portion of the diffusion plate. However, since the lighting curtain reduces the brightness of other places according to the part where the brightness is lowest, the luminous efficiency is remarkably reduced, and the prism sheet is expensive, and the luminous efficiency is reduced due to the loss of the sheet itself. After all it decreases.
[0016]
On the other hand, there is an idea to improve the reflection characteristics by devising the shape and properties of the reflector. For example, the invention described in Patent Document 2 adopts a structure in which a specular reflection part is provided in a convex shape along the fluorescent lamp, and the invention described in Patent Document 3 has a structure in which a reflecting plate is provided in a curved shape having multiple faces with respect to the fluorescent lamp. Take. However, in these cases, it is difficult to obtain a desired reflection characteristic for a complicated shape, and the shape structure is complicated, which increases the cost.
[0017]
Further, as in the inventions disclosed in Patent Literature 4, Patent Literature 5, Patent Literature 6, and the like, there is an idea of improving the reflection characteristics by providing a specular reflection portion on the reflecting plate. However, since the reflection at the specular reflection part is highly condensing, it is difficult to obtain a uniform luminance distribution by simply providing the specular reflection part on the reflector, and an optical design that takes that point into consideration is necessary. become.
[0018]
The present invention has been made in view of the above-described background, and its object is to solve the above-described problems, adopt a relatively simple configuration, and evenly distribute the luminance distribution on the light-emitting surface. It is an object of the present invention to provide a backlight unit that can be obtained and can maintain good luminous efficiency.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, in the backlight unit according to the present invention, a straight tube fluorescent lamp is used as a light source, and the fluorescent lamp is placed between a reflector plate and a light-transmissive diffuser plate facing each other in parallel. A plurality of backlight units, wherein the reflecting plate has a strip-like specular reflecting portion mainly for specular reflection at a misalignment position that does not face the fluorescent lamp, and other portions excluding the specular reflecting portion are The diffuse reflection portion is mainly diffused reflection, and the specular reflection portion includes an interval T between the reflection plate and the diffusion plate, an interval H between the reflection plate and the center of the fluorescent lamp, and the fluorescent lamp. With respect to the arrangement pitch P, a position that is (P × H) / 2 (T + H) from the position directly facing the fluorescent lamp is taken, and a width of (P / 4) or less is provided.
[0020]
Further, the reflection characteristics of the reflecting plate are preferably such that the specular reflection component in the total reflection rate is 80% or more in the specular reflection portion, and the diffuse reflection component in the total reflection rate is 80% or more in the diffuse reflection portion. A more preferable range is 95% or more.
[0022]
In the present invention, since the specular reflection part is provided at a position shifted from the fluorescent lamp, the specular reflection part can condense the reflected light that is specularly reflected at a specific position. The reflected light from the specular reflection part is strongly condensed at the midpoint of the array pitch P, which is the brightness reduction point, and compensates for the decrease in brightness at that position, and the position and width of the specular reflection part are appropriately adjusted. Adjustment is performed to optimally balance specular reflection and diffuse reflection on the reflection plate, thereby making the luminance distribution uniform.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 4 shows a first embodiment of the present invention. In the backlight unit according to the present embodiment, the main body 1 has a shallow dish shape with a raised peripheral edge, a plurality of fluorescent lamps 2 are arranged inside, and a light transmissive diffusion plate 3 is attached to the opening. These are the same as the conventional ones in FIG. Further, the inner surface of the main body 1 is a reflecting plate 10, but in the present invention, as shown in FIG. 5, the reflecting plate 10 is composed of two reflecting portions 11 and 12 having different characteristics, and the light from the fluorescent lamp 2 is diffused. 3 diffuses to obtain surface emission.
[0024]
That is, the reflecting plate 10 has a belt-like specular reflection part 12 mainly for regular reflection at a position where it does not face the fluorescent lamp 2, and the other parts except the specular reflection part 12 are diffuse reflection mainly for irregular reflection. It becomes the structure used as the part 11. FIG.
[0025]
As shown in FIG. 6, the specular reflection section 12 is related to the interval T between the reflector 10 and the diffusion plate 3, the interval H between the reflector 10 and the center of the fluorescent lamp 2, and the arrangement pitch P of the fluorescent lamp 2. The initial position is (P × H) / 2 (T + H) from the position directly facing the fluorescent lamp 2, and is provided with a width D2 of (P / 4) or less. This specular reflection part 12 can be formed by vapor-depositing silver or applying a silver foil tape.
[0026]
Since specular reflection is mainly performed in the specular reflection section 12, as shown in FIG. 7, the light can be condensed at a specific position, and in the present invention, the specular reflection portion 12 is strong at the intermediate point B of the array pitch P, which is a luminance reduction point. To compensate for the decrease in luminance at that position. In other words, the specular reflection unit 12 is basically provided at a position where the reflected light can be collected at the intermediate point B of the arrangement pitch P. However, an optimum solution can be obtained at the specular reflection point S determined geometrically. First, optimization is required with the regular reflection point S as the initial position.
[0027]
Since the initial position of the specular reflection unit 12 is the regular reflection point S shown in FIG. 6, the incident angle and the reflection angle have the same value θ at the regular reflection point S, and the optical path shown in FIG. θ). The distance T between the reflector 10 and the diffuser 3, the distance H between the reflector 10 and the center of the fluorescent lamp 2, the arrangement pitch P of the fluorescent lamp 2, and the regular reflection point from the directly facing position with the fluorescent lamp 2. When the distance to S (displacement position with respect to the fluorescent lamp 2) D1, the reflected light, the diffusion plate 3, and the right triangle by the normal line
tan θ = (P / 2−D1) / T
Is obtained. Similarly, tan θ = D1 / H by the right-angled triangle by the light toward the regular reflection point S, the normal line, and the perpendicular line from the normal line to the fluorescent lamp 2
And tan θ is eliminated from both equations, and D1 = (P × H) / 2 (T + H)
Get a relationship.
[0028]
As described above, the position of the specular reflection portion 12 with respect to the fluorescent lamp 2 is optimized at the geometric regular reflection point S as the initial position (D1), and then optimized. For this purpose, an optimum solution for obtaining a peak value can be obtained by obtaining a luminance distribution on the diffusion plate 3 by an experiment or simulation using a prototype and sequentially changing the deviation position D1 and the width D2 as parameters. decide.
[0029]
For example, the specular reflection unit 12 is a silver foil sheet, and the reflection plate 10 with the silver reflection sheet pasted at the shift position D1 is made as a trial, and the luminance distribution on the diffusion plate 3 is obtained by experiment. Here, if the brightness at the intermediate point B is insufficient, the width D2 of the specular reflection unit 12 is widened. Conversely, if the brightness is excessive, the width D2 is narrowed for adjustment. By this adjustment, the overall luminance distribution on the diffusing plate 3 is averaged, and when the luminance unevenness is recognized, an adjustment is performed to change the shift position D1 of the specular reflection unit 12.
[0030]
When the uniformity of luminance was measured using the deviation position D1 and the width D2 of the specular reflection section 12 as parameters, the characteristics shown in FIGS. 8 and 9 were confirmed. As is apparent from these graphs, the deviation position D1 and the width D2 both have peak values, and the optimum solution can be determined by the above-described optimization. Then, by appropriately adjusting the shift position D1 and the width D2, the diffuse reflection and the specular reflection can be balanced, and the light distribution can be made uniform as a whole.
[0031]
FIG. 10 is a graph showing luminance distribution characteristics in the backlight unit shown in FIG. This luminance distribution characteristic is also based on a simulation similar to the conventional example of FIG. 3 described above. The horizontal axis corresponds to the array of fluorescent lamps 2 shown in FIG. 11, the right end is the center position of the backlight unit, and the left end is the back. It corresponds to one side edge of the light unit. The vertical axis represents the luminance [cd / m 2 ] on the diffusion plate 3, and the calculation model (calculation conditions) was as follows.
[0032]
The fluorescent lamp 2 has a diameter of 2.6 mm and a luminance of 27500 [cd / m 2 ], and this is arranged at a distance H of 4.0 mm from the reflector 10 at an arrangement pitch P of 23.2 mm. is doing. The diffusion plate 3 is 40 cm wide × 30 cm high, and the distance T from the reflecting plate 10 is 2 cm.
The specular reflection portion 12 has a flat sheet shape, and the displacement position D1 with respect to the fluorescent lamp 2 is 3 mm, and the width D2 is 2 mm.
[0033]
The diffuse reflection part 11 of the reflector 10 has a total reflectance of 97%, of which the diffuse reflection component is 96%, and the specular reflection part 12 has a total reflectance of 95%, of which the specular reflection component is 96%. Shall be.
[0034]
Further, the fluorescent lamp 2 emits light from the entire surface with diffusive light distribution characteristics, and the diffusion plate 3 has a light transmittance of 60%, of which the diffusion rate is 90%.
[0035]
Then, the luminance calculation is made by dividing the light at the diffuser 3 by component, that is, the luminance component L2 due to the direct light from the fluorescent lamp 2 and the luminance component L1 due to the reflected light from the reflector 10 are obtained and synthesized. As a result, the luminance distribution L0 is obtained.
[0036]
As is apparent from FIG. 10, when the luminance distribution characteristic is observed, a peak appears in the luminance component L1 due to the reflected light at a predetermined pitch, which is synchronized with the under peak of the luminance component L2 due to the direct light. As a result, it can be seen that the luminance distribution L0 is a flat distribution.
[0037]
In this way, the belt-like specular reflection part 12 is provided at the deviation position D1 with respect to the fluorescent lamp 2, and the reflected light from the specular reflection part 12 is collected at a position where there is a drop in luminance (middle point B of the arrangement pitch P described above). Since it emits light, this is a compensation to compensate for the insufficient luminance, and thus the luminous efficiency can be kept good. In addition, the luminance distribution on the light emitting surface can be obtained uniformly without unevenness.
[0038]
Further, the reflecting plate 10 includes two reflecting portions 11 and 12 having different characteristics. Since the present invention optimizes the arrangement of the specular reflecting portion 12, the configuration itself is relatively simple. There is an advantage in cost because it is not necessary.
[0039]
The specular reflection unit 12 is not limited to a flat sheet shape. For example, it may be curved in a convex shape and can be changed as appropriate. In the reflected light by specular reflection, iridescent colors may appear, but here the color D does not appear because the width D2 of the specular reflection part 12 becomes sufficiently narrow.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, in the backlight unit according to the present invention, the specular reflection part is provided at a position shifted from the fluorescent lamp, and thus the specularly reflected reflected light can be condensed at a specific position in the specular reflection part. And it concentrates strongly on the middle point of the arrangement pitch P, which is the luminance reduction point, and optimally balances the specular reflection and diffuse reflection on the reflector, so that the luminance distribution on the light emitting surface can be obtained evenly and uniformly. And the luminous efficiency can be kept good.
[0041]
In addition, the reflecting plate is composed of two different characteristics (diffuse reflecting portion and specular reflecting portion). Since the present invention optimizes the arrangement of the specular reflecting portion, the structure itself is relatively simple and advantageous in terms of cost. There is sex.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional example of a direct type backlight unit.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing reflection of light by a diffuse reflector.
FIG. 3 is a graph showing luminance distribution characteristics in the conventional example of FIG. 1;
FIG. 4 is a perspective view of a backlight unit showing the first embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a reflecting plate according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the position of a specular reflection unit.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing reflection of light at a specular reflection unit.
FIG. 8 is a graph showing the uniformity of luminance with the shift position D1 of the specular reflection portion as a parameter.
FIG. 9 is a graph showing luminance uniformity using the width D2 of the specular reflection portion as a parameter.
10 is a graph showing luminance distribution characteristics in the backlight unit shown in FIG. 4; FIG.
11 is a cross-sectional view of the backlight unit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body 2 Fluorescent lamp 3 Diffusion plate 5 Reflection plate 10 Reflection plate 11 Diffuse reflection part 12 Specular reflection part

Claims (2)

直管型の蛍光ランプを光源とし、反射板と光透過性の拡散板とを平行に対向させた狭間に前記蛍光ランプを複数配列するバックライトユニットであって、
前記反射板は、前記蛍光ランプと正対しないズレ位置に正反射が主になる帯状の鏡面反射部を有し、当該鏡面反射部を除く他の部分が乱反射が主になる拡散反射部であり、
前記鏡面反射部は、前記反射板と前記拡散板との狭間の間隔Tと、前記反射板と前記蛍光ランプ中心との間隔Hと、前記蛍光ランプの配列ピッチPに関して、前記蛍光ランプとの正対位置から(P×H)/2(T+H)となる位置をとり、(P/4)以下の幅に設けることを特徴とするバックライトユニット。
A backlight unit in which a straight tube type fluorescent lamp is used as a light source, and a plurality of the fluorescent lamps are arranged between a reflecting plate and a light transmissive diffusing plate facing each other in parallel.
The reflection plate has a band-like specular reflection part mainly for regular reflection at a position not facing the fluorescent lamp, and the other part except the specular reflection part is a diffuse reflection part mainly for irregular reflection . ,
The specular reflection part is a positive distance from the fluorescent lamp with respect to an interval T between the reflector and the diffuser, an interval H between the reflector and the fluorescent lamp center, and an arrangement pitch P of the fluorescent lamp. A backlight unit having a position of (P × H) / 2 (T + H) from the opposite position and having a width of (P / 4) or less .
前記反射板の反射特性は、前記鏡面反射部では全反射率における正反射成分が80%以上であり、前記拡散反射部では全反射率における乱反射成分が80%以上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ユニット。  The reflection characteristic of the reflection plate is characterized in that the specular reflection component in the total reflection factor is 80% or more in the specular reflection part, and the irregular reflection component in the total reflection factor is 80% or more in the diffuse reflection part. Item 2. The backlight unit according to Item 1.
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