JP4639542B2 - 面光源装置およびディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ等のバックライトとして用いられる面光源装置およびこの面光源装置が組み込まれたディスプレイ装置に関する。詳しくは、並列に配置された各蛍光管から裏面に向かう光を、並列する蛍光管の間へと反射させることで、少ない本数の蛍光管でも輝度ムラが発生しないようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の液晶駆動スイッチ素子を用いた液晶パネル、あるいは、ＰＡＬＣ（Plasma Address Liquid Crystal）と呼ばれるプラズマ放電を用いた液晶パネルを用いた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）に用いられているバックライトは、蛍光管ランプを用いた面光源である。
【０００３】
そして、従来は、輝度は比較的低くても薄型であることが必要とされていたため、サイドエッジ方式と呼ばれる面光源装置が用いられていた。図５はサイドエッジ方式の面光源装置を示す一部破断斜視図である。
サイドエッジ方式の面光源装置１は、発光する面となる拡散板２に対して、その上下に光源となる蛍光管３を設け、これら蛍光管３から出射した光を面全体に行き渡るようにするものである。
【０００４】
拡散板２は面光源装置１の正面に設けられ、裏面側より入射した光を透過拡散する。蛍光管３は、棒状で白色の３波長蛍光管ランプであり、面光源装置１を正面から見て、拡散板２の裏面側でかつその上下端よりそれぞれ外側に設けられる。これら蛍光管３は、上下のそれぞれに例えば複数本ずつ、図５で２本ずつが設けられる。
【０００５】
拡散板２の裏面側となる上下の蛍光管３の間には導光板４が設けられる。また、蛍光管３の導光板４に対向する側以外の方向を覆うように反射板５が設けられる。これにより、蛍光管２から出射する光のうち、導光板４と対向する側から出射した光は直接導光板４の端部に入射し、それ以外の方向から出射した光は、反射板５で反射して、やはり導光板４の端部に入射する。
【０００６】
導光板４は、その端部から入射した光を、内部で反射させながら面全体に伝えるものである。導光板４内を反射しながら伝わる光の一部は、この導光板４の前面と裏面から出射する。このため、導光板４の裏面側には裏面反射板６が設けられ、導光板４の裏面から出射した光を反射して、導光板４側に戻す。上述した拡散板２、蛍光管３、導光板４、反射板５および裏面反射板６は、外装ケース７に組み込まれて、サイドエッジ式の面光源装置１を構成する。
これにより、導光板４にその上下端から入射した光は、この導光板４の前面全体から出射し、拡散板２に入射する。そして、拡散板２に入射した光は透過拡散して、面全体から輝度ムラなく照射される。
【０００７】
このような構造を持つサイドエッジ式の面光源装置１は、拡散板２の裏面に蛍光管３を配置しないことで、薄型の面光源装置を実現できる。しかしながら、光が導光板４内を反射しながら伝わるため、輝度が低くなる。これに対して、近年、ディスプレイの大型化と高輝度化に伴い、光の利用効率が高く高輝度が得られ、かつ、導光板４が不要であるため比較的低コストである直下式の面光源装置を用いる場合が増えてきた。図６は従来の直下式の面光源装置を示す側断面図である。
【０００８】
直下式の面光源装置８は、発光する面となる拡散板２に対して、その直下に光源となる蛍光管３を設けて、これら蛍光管３から出射した光が面全体に行き渡るようにしたものである。
蛍光管３は白色の３波長蛍光管ランプで、複数本の蛍光管ランプ３が拡散板２の裏面側に設けられる。これら蛍光管３は、上下方向に並列に並べられている。
これら並列した蛍光管３の裏面側には反射板９が設けられる。
【０００９】
反射板９は蛍光管３から出射した光を前面に向けて反射するもので、この反射板２は、例えば、形状が複雑な場合には、面精度を平滑に仕上げた白色の樹脂のモールド品とする。また、高反射率の必要な場合には、アルミニウム板や銀板等が用いられる。
拡散板２は、蛍光管３より前面に向けて直接出射された光と反射板９より反射してきた光を拡散透過することで輝度ムラをなくし、全面において輝度が均一になるようにして光を出射する。ここで、拡散板２としては、画面サイズの小さなディスプレイに用いられるようなものでは、軽量化のため、シート形状のものが用いられる。これに対して、大画面の場合には、強度的理由により板状のものが用いられている。
【００１０】
従来、直下式の面光源装置８の蛍光管３は、薄型とすることが主目的であったサイドエッジ方式の面光源装置１で用いられていた小径の蛍光管を流用することが多かった。
このため、従来の直下式の面光源装置８では、面光源として求められる輝度が高い場合には、蛍光管３の本数を多くすることで対応していた。ここで、蛍光管３の本数が多くなると、その配列ピッチが狭くなるので、蛍光管３より直接前面に向けて出射される光が多くなる。よって、拡散板２による拡散のみで輝度ムラが取れるため、図６（ｂ）に示すように、反射板９の形状は平面としていた。
【００１１】
これに対して、面光源として求められる輝度が低い場合には、蛍光管３の本数は少なくて済むが、その配列ピッチは広くなる。そこで、反射板９の形状を、図６（ａ）に示すように、蛍光管３の延在方向に沿った折り目を持つ山折りと谷折りを交互に繰り返した形状とする。そして、その谷の部分に蛍光管３を配置する。このように、反射板９を山型とすることで、蛍光管３から出射した光の反射板９による反射光を、隣接する蛍光管３の間に集まるようにして、拡散板２とともに輝度ムラを無くすようにしていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
直下式の面光源装置８でサイドエッジ方式の面光源装置で用いられていた小径の蛍光管３を流用する場合、高輝度に必要な光量を得るためには十数本とかなりの本数の蛍光管３を並べなければならない。これにより、蛍光管３の本数の多さにより面光源装置８およびこの面光源装置８が組み込まれるディスプレイが高コストとなるという問題があった。また、蛍光管３の本数が多いと言うことは、不良の発生率という観点からも不利である。
【００１３】
ここで、直径の大きい蛍光管３を用いれば、輝度（光量）を減らさず蛍光管３の本数を削減できる。例えば、蛍光管３の径を倍にすれば本数は半数、あるいはそれ以下にできる。しかし、直下式の面光源装置８では、蛍光管３の本数を半数にすると、面全体に光を行き渡らせるためには蛍光管３の配列ピッチを広げなければならない。例えば、蛍光管３の本数が半数になれば、その配列ピッチは倍程度となる。
このように、蛍光管３の配列ピッチが拡がると、蛍光管３の直上が明るく隣接する蛍光管３の間が暗くなる輝度ムラが生じるという問題がある。図７は蛍光管の配列ピッチの違いによる輝度ムラの発生状態を示す説明図である。
【００１４】
ここで、図７では、説明を簡素にするため、反射板９が平面形状の場合を例にする。図７（ａ）は、サイドエッジ方式の面光源装置１の蛍光管３を流用した場合を示しており、この場合の蛍光管３のサイズはφ５ｍｍであるとする。そして、このφ５ｍｍの蛍光管３が１０本必要な面光源装置８において、この蛍光管３を図７（ｂ）に示すように、直径が倍であるφ１０ｍｍのものに置き換えるとする。
【００１５】
もし、蛍光管３のガス圧や電極での電力ロス等の諸条件が一緒であれば、直径が倍になれば蛍光体の塗布面積が倍になるので、φ１０ｍｍの蛍光管３はφ５ｍｍのものより倍の光量（光束）がある。それに加えて、管の体積が大きいので、管内の温度上昇も低く発光の効率も上がるため、仮に発光の効率が２割ほど高いとすると、φ１０ｍｍの蛍光管３を用いれば４本でφ５ｍｍの蛍光管１０本とほぼ同じ光量になる。
【００１６】
ここで、φ５ｍｍの蛍光管３を１０本用いた場合は、図７（ａ）に示すように蛍光管３の配列ピッチが狭いので、蛍光管３から拡散板２に直接入射する光の間隔は狭い。これにより、拡散板２に入射した光は、斜線で示すように、隣接する蛍光管３から入射した光が拡散する範囲にまで十分拡散する。よって、拡散板２の全面において、輝度分布は図７（ａ）に直線で示されるように一定であり、輝度ムラの発生が抑えられている。
【００１７】
これに対して、拡散板２のサイズが同じでφ５ｍｍの蛍光管１０本をφ１０ｍｍの蛍光管４本に置き換えた場合、図７（ｂ）に示すように蛍光管３の配列ピッチが広くなるので、蛍光管３から拡散板２に直接入射する光の間隔は広くなる。これにより、拡散板２に入射した光は、斜線で示すように、隣接する蛍光管３から入射した光が拡散する範囲にまで十分に拡散できない。よって、拡散板２上において、輝度分布は図７（ｂ）に波線で示されるようになり、蛍光管３の直上は明るく、隣接する蛍光管３の間は暗くなるという輝度ムラが発生する。
蛍光管３の配列ピッチを拡げたことによる輝度ムラを解消するには、蛍光管３と拡散板２との間隔を広げる方法が考えられる。図８は蛍光管３と拡散板２との間隔を拡げた面光源装置の要部説明図である。
【００１８】
蛍光管３と拡散板２との間隔を拡げると、蛍光管３から拡散板２に入射する光の範囲が上下方向に拡がるので、蛍光管３から拡散板２に直接入射する光の間隔は狭くなる。これにより、拡散板２に入射した光は、斜線で示すように、隣接する蛍光管３から入射した光が拡散する範囲にまで十分拡散する。よって、輝度ムラは解消されるが、蛍光管３と拡散板２との間隔を拡げると、面光源装置８の厚み（図６に示すユニット厚）が厚くなり、結果として、ディスプレイの厚みが増加するという問題がある。
また、拡散板２内の拡散剤の濃度を上げることで、拡散板２内で光が拡散する範囲を増加させる方法も考えられるが、輝度が落ちてしまうので、輝度が高いという直下式の面光源装置の長所を損なってしまい、現実的ではない。
【００１９】
さらに、面光源装置の厚みを増加させることなく、かつ拡散板２の拡散剤濃度を上げることなく輝度ムラを解消する方法として、ライトカーテン方式と呼ばれる面光源装置がある。図９はライトカーテン方式の面光源装置を構成する拡散板の説明図である。なお、この図９は拡散板２の裏面を示している。
【００２０】
ライトカーテン方式の面光源装置の全体構成は、例えば図６（ａ）に示すものと同じで、拡散板２の裏面に、輝度分布に応じて、アルミニウム等の反射材２ａをドット印刷したものである。
すなわち、蛍光管３の直上にあたる部分Ａは密度を濃く、蛍光管３の直上から離れるに従い密度を薄くして反射材２ａのドット印刷を行うもので、隣接する蛍光管３の中点にあたる部分Ｂには反射材２ａを印刷しない。
【００２１】
これにより、蛍光管３の直上にあたる部分では拡散板２への光の入射量を減らし、隣接する蛍光管３の中点にあたる部分では拡散板２への光の入射量を十分に確保して、輝度ムラを解消できる。
しかしながら、ライトカーテン方式の面光源装置は、輝度の高い部分を落とすことで、相対的に輝度の低い部分を持ち上げて輝度を平均化することに他ならず、全体としての輝度は落ちてしまう。
【００２２】
また、蛍光管３の本数が４〜６本の場合は、従来通りサイドエッジ方式を用いることが考えられる。しかしながら、蛍光管の本数が増えても、図５に示す導光板４の端部の面積が小さいため、導光板４への光の取り込み率が低くなり、さらに、反射を繰り返して光が導光板４内を伝導するため、直下式に比べ光の利用効率が低い。よって、サイドエッジ方式では高輝度が得られず、また、得られる輝度に対して消費電力が高いものとなってしまう。
【００２３】
そして、図６（ｂ）に示すように、反射板９を単純な山型にして反射光を蛍光管３の間に向かうようにしても、例えばφ８〜１５ｍｍの蛍光管３の場合、配列ピッチが８０ｍｍ以上になると、蛍光管３の上面と拡散板２の距離が５０ｍｍ以下では輝度ムラが消えず、単に反射板９の形状を工夫するだけでは輝度ムラを解消することはできなかった。
【００２４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、少ない本数の蛍光管でも輝度ムラの発生しない面光源装置およびこの面光源装置が組み込まれたディスプレイ装置を提供すること目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る面光源装置は、複数本の蛍光管が並列に配置され、これら蛍光管の前面側に光を透過拡散する拡散板を備えるとともに、これら蛍光管の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる反射板を備えた面光源装置において、前記反射板は、前記各蛍光管の直下にあたる部分とその間の部分で、少なくとも光の反射方向が異なる構造を備えたものである。
【００２６】
上述した本発明の面光源装置によれば、蛍光管から出射した光のうち、その前面側からの光は、直接拡散板に入射する。これに対して、蛍光管の裏面側からの光は、反射板で反射して拡散板に入射する。
上述した反射板の各蛍光管の直下にあたる部分は、例えば拡散率が高い（ヘイズが大きい）構造とすることで、反射板で反射する光を四方へ拡散させる。これにより、蛍光管の裏面から出射する光が各蛍光管の間の部分へと反射する。よって、各蛍光管間の輝度を上げることができ、面全体の輝度のムラを無くすことができる。
【００２７】
本発明に係るディスプレイ装置は、液晶パネルの裏面に面光源装置を配置してなるディスプレイ装置において、面光源装置は、複数本の蛍光管が並列に配置され、これら蛍光管の前面側に、液晶パネルの裏面と対向配置され、光を透過拡散する拡散板を備えるとともに、これら蛍光管の裏面側に光を拡散板方向に反射させる反射板を備え、反射板の各蛍光管の直下にあたる部分には、光を乱反射させる拡散率の高い拡散部を備えるとともに、反射板の各蛍光管の間にあたる部分には、反射率の高い反射部を備えたものである。
【００２８】
上述した本発明のディスプレイ装置によれば、面光源装置の蛍光管から出射した光のうち、その前面側からの光は、直接拡散板に入射する。これに対して、蛍光管の裏面側からの光は、反射板で反射して拡散板に入射する。
上述した反射板の各蛍光管の直下にあたる部分は、拡散率が高い構造とすることで、反射板で反射する光を四方へ拡散させる。これにより、蛍光管の裏面から出射する光が各蛍光管の間の部分へと反射する。よって、各蛍光管間の輝度を上げることができ、面全体の輝度のムラを無くすことができる。したがって、画面を構成する液晶パネルの全面においてムラなく高輝度を得ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の面光源装置およびこの面光源装置が組み込まれたディスプレイ装置の第１の実施の形態を示す側断面図である。この第１の実施の形態の面光源装置１０は、並列して配置される蛍光管３の裏面側に設けられる反射板１１を、隣接する蛍光管３の間に光が集まる形状とする。かつ、この反射板１１の蛍光管３の直下にあたる部分とその間にあたる部分で光の反射率および拡散率を異ならせる。これにより、隣接する蛍光管３のピッチを拡大することによる輝度ムラを解消するものである。
【００３０】
すなわち、蛍光管３は棒状で白色の３波長蛍光管ランプで、複数本の蛍光管３が拡散板２の裏面側に設けられる。これら蛍光管３は、上下方向に並列に並べられている。これら並列した蛍光管３の裏面側には反射板１１が設けられる。
反射板１１は蛍光管３から出射した光を前面に向けて反射するものである。この反射板１１の、隣接する蛍光管３の間にあたる部分は、その頂点に蛍光管３の延在方向に沿った折り曲げ部を有する山型形状の反射部１１ａとなっている。また、この反射板１１の、反射部１１ａの間の部分となる蛍光管３の直下にあたる部分は、平面形状の拡散部１１ｂとなっている。
【００３１】
さらに、反射板１１は、隣接する蛍光管３の間にあたる部分と蛍光管３の直下にあたる部分で、光の反射率および拡散率を変える。すなわち、反射部１１ａは反射率が高くなるようにし、拡散部１１ｂは拡散率が高くなるようにする。
そして、拡散部１１ｂは、その拡散率を高くするため、表面に白塗装を施したアルミニウム板１２を反射板１１に貼り付けることで構成される。また、反射板１１の全体を、その表面を鏡面状態とした銀板で構成することで、反射部１１ａはその反射率が高く、かつ拡散率の低いものとなる。これにより、反射板１１は、蛍光管３の配置に合わせて、反射率の高い反射部１１ａと拡散率の高い拡散部１１ｂが交互に配置される構造となる。
【００３２】
拡散板２は、蛍光管３より前面に向けて直接出射された光と反射板１１より反射してきた光を拡散透過することで輝度ムラをなくし、全面において輝度が均一になるようにして光を出射する。ここで、拡散板２としては、画面サイズの小さなディスプレイに用いられるようなものでは、軽量化のため、シート形状のものが用いられる。これに対して、大画面の場合には、強度的理由により板状のものが用いられている。
【００３３】
この拡散板２は外装ケース７の正面に取り付けられ、この外装ケース７の内部に、蛍光管３およびアルミニウム板１２が貼り付けられた反射板１１が組み込まれて、第１の実施の形態の面光源装置１０を構成する。そして、この面光源装置１０は、液晶ディスプレイの画面を構成する液晶パネル２０の裏面側に、この液晶パネル２０の図示しない有効画面部に上述した拡散板２が対向するように取り付けられ、ディスプレイ装置２１のバックライトとして機能する。
【００３４】
図２は第１の実施の形態の面光源装置１０における反射部１１ａの作用を示す説明図である。断面形状が円形である蛍光管３からは、その円周面全方向から光が出射する。この蛍光管３の拡散板２と対向する側、すなわち、前面側から出射する光は、直接拡散板２に入射する。
これに対して、拡散板２の面に対して水平な方向である蛍光管３の真横から出射する光３ａは、隣接する蛍光管３の間には山型形状の反射部１１ａが存在するので、この反射部１１ａに到達して反射する。
【００３５】
隣接する蛍光管３の間隔が拡がると、図７（ｂ）で説明したように、各蛍光管３の直上は十分な光量があって輝度が高いものの、隣接する蛍光管３の間では、その中点で最も光量が少なく、輝度が低くなる。
そこで、図２に示すように、蛍光管３の主として真横から出射した光３ａが反射部１１ａで反射したことによる光（反射光）３ｂが、拡散板２において、隣接する蛍光管３の中点にあたる部分に向かうように、反射部１１ａの傾斜を設定してある。なお、反射部１１ａは反射率が高くかつ拡散率が低くなるように、例えばその表面が鏡面状態の銀板で構成されるので、反射光を効率良く集光できる。
【００３６】
このように、蛍光管３の主として真横から出射した光３ａが反射部１１ａで反射したことによる反射光３ｂが、隣接する蛍光管３の間の中点に集まるようにしたことで、最も暗い蛍光管３の間の中点の輝度が持ち上るようにする。すなわち、隣接する蛍光管３の間に、蛍光管がもう１本あるような虚像３ｃが創り出され、蛍光管３のピッチが半分になったような状態が創り出される。
【００３７】
図３は第１の実施の形態の面光源装置１０における拡散部１１ｂの作用を示す説明図である。蛍光管３の拡散板２と対向する側と反対側、すなわち、裏面側から出射する光は拡散部１１ｂに到達する。この拡散部１１ｂは、光が乱反射するように拡散率を高くしてある。
隣接する蛍光管３のピッチが６０ｍｍ程度の場合、上述したように、表面に白塗装を施したアルミニウム板１２を反射板１１に貼り付けて拡散部１１ｂを構成することで、拡散部１１ｂの拡散率を高くしてある。
【００３８】
白塗装のアルミニウム板１２は鏡面状態の銀板に比べ表面に微細な凹凸があるため、蛍光管３の裏面から出射した光３ｄが反射する際、反射光３ｅは散乱し、より多くの反射光３ｅが隣接する蛍光管３との間の空間に向かう。これにより、拡散板２を正面から見た場合に、蛍光管３の間の部分が明るくなり、この隣接する蛍光管３の間の輝度が上昇する。
従来、蛍光管３の裏面から出射した光は、反射により蛍光管３に戻ってしまい、蛍光管３の裏面と反射板との間で反射を繰り返して、面光源の輝度の向上にはあまり利用されていなかった。
【００３９】
これに対して、蛍光管３の直下あたる部分の反射板１１の拡散率を高くすることで、蛍光管３の裏面から出射した光が乱反射して、隣接する蛍光管３との間に向かう。これにより、従来あまり利用されていなかった蛍光管３の裏面から出射する光を面光源の輝度上昇に利用できる。ここで、拡散部１１ｂを平面形状とすることで、乱反射する光を効率よく隣接する蛍光管３の間に向かわせることができる。
また、隣接する蛍光管３の間では、上述したように、この隣接する蛍光管３の間の中点にあたる部分の拡散板２に反射部１１ａにより光を集めるようにしてある。
【００４０】
これにより、拡散部１１ｂで乱反射した光のうち、反射部１１ａに到達した光の一部は、図２に示すようにこの反射部１１ａで反射して、拡散板２において、隣接する蛍光管３の間の中点にあたる部分あるいはその付近に向かう。よって、やはり隣接する蛍光管３の間の輝度を上昇させることができる。
したがって、蛍光管３の配列ピッチが拡がっても、輝度ムラの発生を抑えることができる。このように輝度ムラの発生が抑えられた面光源装置１０が組み込まれたディスプレイ装置２１は、画面全体に亘りムラなく高輝度を得ることができる。
【００４１】
なお、上述した第１の実施の形態において、その反射板１１の構成は、蛍光管３のサイズや配列ピッチ等に応じて変形される。例えば、蛍光管３がφ１５ｍｍ程度の径を持ち、隣接する蛍光管３の間のピッチが９０ｍｍ前後と広い場合は、拡散部１１ｂの拡散率がより高くなる構成とすると良い。
【００４２】
例えば、図１で説明した白塗装のアルミニウム板１２を、全光線透過率が高くかつ拡散率の高い拡散フィルムあるいは板厚の薄い拡散板に変更する。反射板１１は、その全体が表面を鏡面状態とした銀板としてあるので、図示しない拡散フィルムを貼り付けることで拡散部１１ｂを構成すると、蛍光管３の裏面側から出射した光は拡散フィルムを透過して、鏡面状態である反射板１１自体で反射する。このとき、その反射光が拡散フィルムにより拡散されることで、蛍光管３の直下にあたる部分から多くの光が周囲に漏れ出す。よって、拡散板２を正面から見た場合に、隣接する蛍光管３の間の中点にあたる部分と蛍光管３の直上にあたる部分との間の部分が明るくなり、輝度ムラが解消される。
このように、反射板１１において蛍光管３の直下にあたる拡散部１１ｂは、蛍光管３の径の大きさや配列ピッチ等に応じて、輝度ムラを発生させない拡散率や反射率を持つ構成とする。
【００４３】
また、隣接する蛍光管３の配列ピッチが狭い場合は、反射板の構成を以下のようにした実施の形態が考えられる。すなわち、図４は本発明の面光源装置の第２の実施の形態を示す側断面図である。
この第２の実施の形態の面光源装置において、蛍光管３は、そのサイズがφ８〜１５ｍｍ程度、また、並列する蛍光管３の配列ピッチが５０ｍｍ前後であるとする。
【００４４】
これら蛍光管３の裏面側に配置される反射板１３において、隣接する蛍光管３の間にあたる反射部１３ａは、平面形状で、かつ反射率の高い構成とする。また、各蛍光管３の直下にあたる拡散部１３ｂは、やはり平面形状で、かつ拡散率の高い構成とする。これにより、反射板１３は、蛍光管３の配置に合わせて、反射率の高い反射部１３ａと拡散率の高い拡散部１３ｂが交互に配置された構成となっている。なお、蛍光管３の前面側には、第１の実施の形態の面光源装置同様に拡散板２が設けられる。
【００４５】
この第２の実施の形態の反射板１３は、例えば、その表面を白塗装したアルミニウム板１４ａで全体を構成する。そして、この白塗装したアルミニウム板１４ａの、隣接する蛍光管３の間にあたる部分には、その表面を鏡面状態とした銀板１４ｂを貼り付ける。これにより、蛍光管３の直下にあたる拡散部１３ｂは、白塗装のアルミニウム板１４ａで構成されることになり、拡散率が高いものとなる。これに対して、隣接する蛍光管３の間にあたる反射部１３ａは、鏡面状態の銀板１４ｂで構成されることになり、反射率が高いものとなる。
【００４６】
そして、拡散板２は外装ケース７の正面に取り付けられ、この外装ケース７の内部に、蛍光管３および反射板１３が組み込まれて、第２の実施の形態の面光源装置１５を構成する。なお、図示しないがこの面光源装置１５は、第１の実施の形態の面光源装置１０と同様にディスプレイ装置において液晶パネルの裏面側に組み込まれ、バックライトとして機能する。
【００４７】
上述した構成によると、蛍光管３の裏面側から出射した光のうち、蛍光管３の斜め下に向けて出射した光は、反射部１３ａで反射して拡散板２に入射する。これに対して、蛍光管３の直下に向けて出射した光は拡散部１３ｂで反射する。上述したように、拡散部１３ｂは光の拡散率を高くした構成となっているので、拡散部１３ｂで反射する光は散乱し、より多くの反射光が隣接する蛍光管３との間の空間に向かう。これにより、拡散板２を正面から見た場合に、蛍光管３の間の部分が明るくなり、この隣接する蛍光管３の間の輝度が上昇する。
蛍光管３の配列ピッチが５０ｍｍ前後と比較的狭い場合は、拡散部１３ｂで散乱した反射光により、隣接する蛍光管３の間の輝度を十分に上げることができるので、反射部１３ａを平面形状としても、輝度ムラを解消することができる。
【００４８】
なお、上述した第１の実施の形態では、反射板１１の全体を表面が鏡面状態となっている銀板で構成し、拡散部１１ｂとして白塗装のアルミニウム板、拡散フィルム、あるいは板厚の薄い拡散板を貼り付ける構成とした。これを、例えば、反射板１１の全体を白塗装したアルミニウム板で構成し、隣接する蛍光管３の間の部分に、表面が鏡面状態で、かつ山型の形状を持たせた銀板を貼り付ける構成とすることで、反射部１１ａと拡散部１１ｂが形成されるようにしても良い。
【００４９】
また、第２の実施の形態では、反射板１３の全体を白塗装したアルミニウム板で構成し、反射部１３ａとして表面が鏡面状態の銀板を貼り付ける構成とした。これを、例えば、反射板１３の全体を表面が鏡面状態の銀板で構成し、蛍光管３の直下の部分に、白塗装のアルミニウム板、拡散フィルム、あるいは板厚の薄い拡散板を貼り付ける構成とすることで、反射部１３ａと拡散部１３ｂが形成されるようにしても良い。
さらに、第１および第２の実施の形態では、反射部１１ａ，１３ａの一例として、表面が鏡面状態の銀板を用いることとした。また、拡散部１１ｂ，１３ｂの一例として、白塗装のアルミニウム板を用いるか、あるいは表面が鏡面状態の銀板に拡散フィルムあるいは板厚の薄い拡散板を貼り付けたものを用いることとした。
【００５０】
これに対して、反射部１１ａ，１３ａおよび拡散部１１ｂ，１３ｂの構成としては、他に以下に示すような例が考えられる。すなわち、反射部１１ａ，１３ａとして、表面を鏡面状態としたアルミニウム板を用いることとしてもよい。反射部１１ａ，１３ａを構成するためにアルミニウム板を用いることで、コストを下げることができる。
例えば、第１の実施の形態では、反射板１１の全体を表面が鏡面状態のアルミニウム板で構成し、蛍光管３の直下にあたる拡散部１１ｂは、拡散フィルムあるいは板厚の薄い拡散板をこのアルミニウム板に貼り付けることで構成する。
また、拡散部１１ｂ，１３ｂとしては、反射板１１，１３の全体を表面が鏡面状態の銀板またはアルミニウム板で製作し、蛍光管３の直下にあたる部分を、弱いサンドブラスト等で面を荒らして表面に凹凸を付けて反射光を拡散できるようにした構成としてもよい。
【００５１】
以上説明したように、拡散板の直下に蛍光管を配置した直下式の面光源装置で、蛍光管の裏面側に配置される反射板の構成を、蛍光管の直下にあたる部分は拡散率が高くなるようにし、隣接する蛍光管の間にあたる部分は反射率が高くなるような構成とし、必要に応じて、第１の実施の形態で説明したように、隣接する蛍光管３の間の形状を山型として、反射光を蛍光管３の間の中点に集めるようにすることで、蛍光管の配列ピッチが広い場合にも、ユニット厚を厚くすることなく輝度ムラを解消できる。
【００５２】
これにより、径の大きな蛍光管を用いることで蛍光管の本数を減らしても、輝度ムラの発生しない面光源装置を提供できるため、コストダウンが可能になる。そして、面光源装置のコストダウンが可能となることで、この面光源装置が組み込まれるディスプレイ装置のコストダウンが可能である。
【００５３】
また、必要とされる輝度が比較的低いため、蛍光管の本数が４〜６本と少なく、かつユニット厚が厚くできない場合、従来は蛍光管の配列ピッチが拡がることによる輝度ムラが解消できないため、拡散板にパターン印刷を施したライトカーテン式やサイドエッジ式等の方式をとっていた。
【００５４】
これに対して、上述した第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態を適用することで、蛍光管の配列ピッチが拡がっても輝度ムラが発生しないので、蛍光管の本数が少なくとも光の利用率の高い直下式を用いることができる。
よって、拡散板の直下に光源としての蛍光管が存在することによる効率の良さを維持して高輝度化を図ることができるとともに、必要とされる輝度によっては蛍光管を消費電力の少ない暗いものに置き換えることも可能であるので、省電力化を図ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数本の蛍光管が並列に配置され、これら蛍光管の前面側に光を透過拡散する拡散板を備えるとともに、これら蛍光管の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる反射板を備えた面光源装置において、前記反射板は、前記各蛍光管の直下にあたる部分とその間の部分で、少なくとも光の反射方向が異なる構造を備えたものであり、上述した反射板の各蛍光管の直下にあたる部分は、例えば拡散率が高い構造としたものである。
【００５６】
したがって、蛍光管の大径化により蛍光管１本あたりの光量を増やすことで、蛍光管の本数を減らした場合に、蛍光管の配列ピッチが拡がることによる輝度ムラの発生を抑えることができる。これにより、蛍光管の本数とインバータ等の蛍光管の電源回路の削減が可能となり、面光源装置、ひいてはこの面光源装置が組み込まれるディスプレイのコストダウンを図ることができる。また蛍光管の本数が少なくなることで、不良の発生率も低減できる。
【００５７】
さらに、比較的高輝度を要求されないことで、径の比較的小さい蛍光管を少数本用いる面光源装置であっても、蛍光管の配列ピッチが拡がることによる輝度ムラが発生しないので、直下式の面光源装置とすることができる。これにより、従来のライトカーテン式やサイドエッジ式に比べ光の利用効率が上がるため、従来より高輝度または省電力の面光源装置を提供できる。
そして、このような面光源装置が組み込まれたディスプレイ装置は、画面全体に亘り、ムラなく高輝度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面光源装置及びディスプレイ装置の第１の実施の形態を示す側断面図である。
【図２】第１の実施の形態の面光源装置における反射部の作用を示す説明図である。
【図３】第１の実施の形態の面光源装置における拡散部の作用を示す説明図である。
【図４】本発明の面光源装置の第１の実施の形態を示す側断面図である。
【図５】サイドエッジ方式の面光源装置を示す一部破断斜視図である。
【図６】従来の直下式の面光源装置を示す側断面図である。
【図７】蛍光管の配列ピッチの違いによる輝度ムラの発生状態を示す説明図である。
【図８】蛍光管と拡散板との間隔を拡げた面光源装置の要部説明図である。
【図９】ライトカーテン方式の面光源装置を構成する拡散板の説明図である。
【符号の説明】
２・・・拡散板、３・・・蛍光管、７・・・外装ケース、１０・・・面光源装置、１１・・・反射板、１１ａ・・・反射部、１１ｂ・・・拡散部、１２・・・アルミニウム板、１３・・・反射板、１３ａ・・・反射部、１３ｂ・・・拡散部、１４ａ・・・アルミニウム板、１４ｂ・・・銀板、１５・・・面光源装置、２０液晶パネル、２１・・・ディスプレイ装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ等のバックライトとして用いられる面光源装置およびこの面光源装置が組み込まれたディスプレイ装置に関する。詳しくは、並列に配置された各蛍光管から裏面に向かう光を、並列する蛍光管の間へと反射させることで、少ない本数の蛍光管でも輝度ムラが発生しないようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の液晶駆動スイッチ素子を用いた液晶パネル、あるいは、ＰＡＬＣ（Plasma Address Liquid Crystal）と呼ばれるプラズマ放電を用いた液晶パネルを用いた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）に用いられているバックライトは、蛍光管ランプを用いた面光源である。
【０００３】
そして、従来は、輝度は比較的低くても薄型であることが必要とされていたため、サイドエッジ方式と呼ばれる面光源装置が用いられていた。図５はサイドエッジ方式の面光源装置を示す一部破断斜視図である。
サイドエッジ方式の面光源装置１は、発光する面となる拡散板２に対して、その上下に光源となる蛍光管３を設け、これら蛍光管３から出射した光を面全体に行き渡るようにするものである。
【０００４】
拡散板２は面光源装置１の正面に設けられ、裏面側より入射した光を透過拡散する。蛍光管３は、棒状で白色の３波長蛍光管ランプであり、面光源装置１を正面から見て、拡散板２の裏面側でかつその上下端よりそれぞれ外側に設けられる。これら蛍光管３は、上下のそれぞれに例えば複数本ずつ、図５で２本ずつが設けられる。
【０００５】
拡散板２の裏面側となる上下の蛍光管３の間には導光板４が設けられる。また、蛍光管３の導光板４に対向する側以外の方向を覆うように反射板５が設けられる。これにより、蛍光管２から出射する光のうち、導光板４と対向する側から出射した光は直接導光板４の端部に入射し、それ以外の方向から出射した光は、反射板５で反射して、やはり導光板４の端部に入射する。
【０００６】
導光板４は、その端部から入射した光を、内部で反射させながら面全体に伝えるものである。導光板４内を反射しながら伝わる光の一部は、この導光板４の前面と裏面から出射する。このため、導光板４の裏面側には裏面反射板６が設けられ、導光板４の裏面から出射した光を反射して、導光板４側に戻す。上述した拡散板２、蛍光管３、導光板４、反射板５および裏面反射板６は、外装ケース７に組み込まれて、サイドエッジ式の面光源装置１を構成する。
これにより、導光板４にその上下端から入射した光は、この導光板４の前面全体から出射し、拡散板２に入射する。そして、拡散板２に入射した光は透過拡散して、面全体から輝度ムラなく照射される。
【０００７】
このような構造を持つサイドエッジ式の面光源装置１は、拡散板２の裏面に蛍光管３を配置しないことで、薄型の面光源装置を実現できる。しかしながら、光が導光板４内を反射しながら伝わるため、輝度が低くなる。これに対して、近年、ディスプレイの大型化と高輝度化に伴い、光の利用効率が高く高輝度が得られ、かつ、導光板４が不要であるため比較的低コストである直下式の面光源装置を用いる場合が増えてきた。図６は従来の直下式の面光源装置を示す側断面図である。
【０００８】
直下式の面光源装置８は、発光する面となる拡散板２に対して、その直下に光源となる蛍光管３を設けて、これら蛍光管３から出射した光が面全体に行き渡るようにしたものである。
蛍光管３は白色の３波長蛍光管ランプで、複数本の蛍光管ランプ３が拡散板２の裏面側に設けられる。これら蛍光管３は、上下方向に並列に並べられている。
これら並列した蛍光管３の裏面側には反射板９が設けられる。
【０００９】
反射板９は蛍光管３から出射した光を前面に向けて反射するもので、この反射板２は、例えば、形状が複雑な場合には、面精度を平滑に仕上げた白色の樹脂のモールド品とする。また、高反射率の必要な場合には、アルミニウム板や銀板等が用いられる。
拡散板２は、蛍光管３より前面に向けて直接出射された光と反射板９より反射してきた光を拡散透過することで輝度ムラをなくし、全面において輝度が均一になるようにして光を出射する。ここで、拡散板２としては、画面サイズの小さなディスプレイに用いられるようなものでは、軽量化のため、シート形状のものが用いられる。これに対して、大画面の場合には、強度的理由により板状のものが用いられている。
【００１０】
従来、直下式の面光源装置８の蛍光管３は、薄型とすることが主目的であったサイドエッジ方式の面光源装置１で用いられていた小径の蛍光管を流用することが多かった。
このため、従来の直下式の面光源装置８では、面光源として求められる輝度が高い場合には、蛍光管３の本数を多くすることで対応していた。ここで、蛍光管３の本数が多くなると、その配列ピッチが狭くなるので、蛍光管３より直接前面に向けて出射される光が多くなる。よって、拡散板２による拡散のみで輝度ムラが取れるため、図６（ｂ）に示すように、反射板９の形状は平面としていた。
【００１１】
これに対して、面光源として求められる輝度が低い場合には、蛍光管３の本数は少なくて済むが、その配列ピッチは広くなる。そこで、反射板９の形状を、図６（ａ）に示すように、蛍光管３の延在方向に沿った折り目を持つ山折りと谷折りを交互に繰り返した形状とする。そして、その谷の部分に蛍光管３を配置する。このように、反射板９を山型とすることで、蛍光管３から出射した光の反射板９による反射光を、隣接する蛍光管３の間に集まるようにして、拡散板２とともに輝度ムラを無くすようにしていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
直下式の面光源装置８でサイドエッジ方式の面光源装置で用いられていた小径の蛍光管３を流用する場合、高輝度に必要な光量を得るためには十数本とかなりの本数の蛍光管３を並べなければならない。これにより、蛍光管３の本数の多さにより面光源装置８およびこの面光源装置８が組み込まれるディスプレイが高コストとなるという問題があった。また、蛍光管３の本数が多いと言うことは、不良の発生率という観点からも不利である。
【００１３】
ここで、直径の大きい蛍光管３を用いれば、輝度（光量）を減らさず蛍光管３の本数を削減できる。例えば、蛍光管３の径を倍にすれば本数は半数、あるいはそれ以下にできる。しかし、直下式の面光源装置８では、蛍光管３の本数を半数にすると、面全体に光を行き渡らせるためには蛍光管３の配列ピッチを広げなければならない。例えば、蛍光管３の本数が半数になれば、その配列ピッチは倍程度となる。
このように、蛍光管３の配列ピッチが拡がると、蛍光管３の直上が明るく隣接する蛍光管３の間が暗くなる輝度ムラが生じるという問題がある。図７は蛍光管の配列ピッチの違いによる輝度ムラの発生状態を示す説明図である。
【００１４】
ここで、図７では、説明を簡素にするため、反射板９が平面形状の場合を例にする。図７（ａ）は、サイドエッジ方式の面光源装置１の蛍光管３を流用した場合を示しており、この場合の蛍光管３のサイズはφ５ｍｍであるとする。そして、このφ５ｍｍの蛍光管３が１０本必要な面光源装置８において、この蛍光管３を図７（ｂ）に示すように、直径が倍であるφ１０ｍｍのものに置き換えるとする。
【００１５】
もし、蛍光管３のガス圧や電極での電力ロス等の諸条件が一緒であれば、直径が倍になれば蛍光体の塗布面積が倍になるので、φ１０ｍｍの蛍光管３はφ５ｍｍのものより倍の光量（光束）がある。それに加えて、管の体積が大きいので、管内の温度上昇も低く発光の効率も上がるため、仮に発光の効率が２割ほど高いとすると、φ１０ｍｍの蛍光管３を用いれば４本でφ５ｍｍの蛍光管１０本とほぼ同じ光量になる。
【００１６】
ここで、φ５ｍｍの蛍光管３を１０本用いた場合は、図７（ａ）に示すように蛍光管３の配列ピッチが狭いので、蛍光管３から拡散板２に直接入射する光の間隔は狭い。これにより、拡散板２に入射した光は、斜線で示すように、隣接する蛍光管３から入射した光が拡散する範囲にまで十分拡散する。よって、拡散板２の全面において、輝度分布は図７（ａ）に直線で示されるように一定であり、輝度ムラの発生が抑えられている。
【００１７】
これに対して、拡散板２のサイズが同じでφ５ｍｍの蛍光管１０本をφ１０ｍｍの蛍光管４本に置き換えた場合、図７（ｂ）に示すように蛍光管３の配列ピッチが広くなるので、蛍光管３から拡散板２に直接入射する光の間隔は広くなる。これにより、拡散板２に入射した光は、斜線で示すように、隣接する蛍光管３から入射した光が拡散する範囲にまで十分に拡散できない。よって、拡散板２上において、輝度分布は図７（ｂ）に波線で示されるようになり、蛍光管３の直上は明るく、隣接する蛍光管３の間は暗くなるという輝度ムラが発生する。
蛍光管３の配列ピッチを拡げたことによる輝度ムラを解消するには、蛍光管３と拡散板２との間隔を広げる方法が考えられる。図８は蛍光管３と拡散板２との間隔を拡げた面光源装置の要部説明図である。
【００１８】
蛍光管３と拡散板２との間隔を拡げると、蛍光管３から拡散板２に入射する光の範囲が上下方向に拡がるので、蛍光管３から拡散板２に直接入射する光の間隔は狭くなる。これにより、拡散板２に入射した光は、斜線で示すように、隣接する蛍光管３から入射した光が拡散する範囲にまで十分拡散する。よって、輝度ムラは解消されるが、蛍光管３と拡散板２との間隔を拡げると、面光源装置８の厚み（図６に示すユニット厚）が厚くなり、結果として、ディスプレイの厚みが増加するという問題がある。
また、拡散板２内の拡散剤の濃度を上げることで、拡散板２内で光が拡散する範囲を増加させる方法も考えられるが、輝度が落ちてしまうので、輝度が高いという直下式の面光源装置の長所を損なってしまい、現実的ではない。
【００１９】
さらに、面光源装置の厚みを増加させることなく、かつ拡散板２の拡散剤濃度を上げることなく輝度ムラを解消する方法として、ライトカーテン方式と呼ばれる面光源装置がある。図９はライトカーテン方式の面光源装置を構成する拡散板の説明図である。なお、この図９は拡散板２の裏面を示している。
【００２０】
ライトカーテン方式の面光源装置の全体構成は、例えば図６（ａ）に示すものと同じで、拡散板２の裏面に、輝度分布に応じて、アルミニウム等の反射材２ａをドット印刷したものである。
すなわち、蛍光管３の直上にあたる部分Ａは密度を濃く、蛍光管３の直上から離れるに従い密度を薄くして反射材２ａのドット印刷を行うもので、隣接する蛍光管３の中点にあたる部分Ｂには反射材２ａを印刷しない。
【００２１】
これにより、蛍光管３の直上にあたる部分では拡散板２への光の入射量を減らし、隣接する蛍光管３の中点にあたる部分では拡散板２への光の入射量を十分に確保して、輝度ムラを解消できる。
しかしながら、ライトカーテン方式の面光源装置は、輝度の高い部分を落とすことで、相対的に輝度の低い部分を持ち上げて輝度を平均化することに他ならず、全体としての輝度は落ちてしまう。
【００２２】
また、蛍光管３の本数が４〜６本の場合は、従来通りサイドエッジ方式を用いることが考えられる。しかしながら、蛍光管の本数が増えても、図５に示す導光板４の端部の面積が小さいため、導光板４への光の取り込み率が低くなり、さらに、反射を繰り返して光が導光板４内を伝導するため、直下式に比べ光の利用効率が低い。よって、サイドエッジ方式では高輝度が得られず、また、得られる輝度に対して消費電力が高いものとなってしまう。
【００２３】
そして、図６（ｂ）に示すように、反射板９を単純な山型にして反射光を蛍光管３の間に向かうようにしても、例えばφ８〜１５ｍｍの蛍光管３の場合、配列ピッチが８０ｍｍ以上になると、蛍光管３の上面と拡散板２の距離が５０ｍｍ以下では輝度ムラが消えず、単に反射板９の形状を工夫するだけでは輝度ムラを解消することはできなかった。
【００２４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、少ない本数の蛍光管でも輝度ムラの発生しない面光源装置およびこの面光源装置が組み込まれたディスプレイ装置を提供すること目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る面光源装置は、複数本の蛍光管が並列に配置され、これら蛍光管の前面側に光を透過拡散する拡散板を備えるとともに、これら蛍光管の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる反射板を備えた面光源装置において、前記反射板は、前記各蛍光管の直下にあたる部分とその間の部分で、少なくとも光の反射方向が異なる構造を備えたものである。
【００２６】
上述した本発明の面光源装置によれば、蛍光管から出射した光のうち、その前面側からの光は、直接拡散板に入射する。これに対して、蛍光管の裏面側からの光は、反射板で反射して拡散板に入射する。
上述した反射板の各蛍光管の直下にあたる部分は、例えば拡散率が高い（ヘイズが大きい）構造とすることで、反射板で反射する光を四方へ拡散させる。これにより、蛍光管の裏面から出射する光が各蛍光管の間の部分へと反射する。よって、各蛍光管間の輝度を上げることができ、面全体の輝度のムラを無くすことができる。
【００２７】
本発明に係るディスプレイ装置は、液晶パネルの裏面に面光源装置を配置してなるディスプレイ装置において、面光源装置は、複数本の蛍光管が並列に配置され、これら蛍光管の前面側に、液晶パネルの裏面と対向配置され、光を透過拡散する拡散板を備えるとともに、これら蛍光管の裏面側に光を拡散板方向に反射させる反射板を備え、反射板の各蛍光管の直下にあたる部分には、光を乱反射させる拡散率の高い拡散部を備えるとともに、反射板の各蛍光管の間にあたる部分には、反射率の高い反射部を備えたものである。
【００２８】
上述した本発明のディスプレイ装置によれば、面光源装置の蛍光管から出射した光のうち、その前面側からの光は、直接拡散板に入射する。これに対して、蛍光管の裏面側からの光は、反射板で反射して拡散板に入射する。
上述した反射板の各蛍光管の直下にあたる部分は、拡散率が高い構造とすることで、反射板で反射する光を四方へ拡散させる。これにより、蛍光管の裏面から出射する光が各蛍光管の間の部分へと反射する。よって、各蛍光管間の輝度を上げることができ、面全体の輝度のムラを無くすことができる。したがって、画面を構成する液晶パネルの全面においてムラなく高輝度を得ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の面光源装置およびこの面光源装置が組み込まれたディスプレイ装置の第１の実施の形態を示す側断面図である。この第１の実施の形態の面光源装置１０は、並列して配置される蛍光管３の裏面側に設けられる反射板１１を、隣接する蛍光管３の間に光が集まる形状とする。かつ、この反射板１１の蛍光管３の直下にあたる部分とその間にあたる部分で光の反射率および拡散率を異ならせる。これにより、隣接する蛍光管３のピッチを拡大することによる輝度ムラを解消するものである。
【００３０】
すなわち、蛍光管３は棒状で白色の３波長蛍光管ランプで、複数本の蛍光管３が拡散板２の裏面側に設けられる。これら蛍光管３は、上下方向に並列に並べられている。これら並列した蛍光管３の裏面側には反射板１１が設けられる。
反射板１１は蛍光管３から出射した光を前面に向けて反射するものである。この反射板１１の、隣接する蛍光管３の間にあたる部分は、その頂点に蛍光管３の延在方向に沿った折り曲げ部を有する山型形状の反射部１１ａとなっている。また、この反射板１１の、反射部１１ａの間の部分となる蛍光管３の直下にあたる部分は、平面形状の拡散部１１ｂとなっている。
【００３１】
さらに、反射板１１は、隣接する蛍光管３の間にあたる部分と蛍光管３の直下にあたる部分で、光の反射率および拡散率を変える。すなわち、反射部１１ａは反射率が高くなるようにし、拡散部１１ｂは拡散率が高くなるようにする。
そして、拡散部１１ｂは、その拡散率を高くするため、表面に白塗装を施したアルミニウム板１２を反射板１１に貼り付けることで構成される。また、反射板１１の全体を、その表面を鏡面状態とした銀板で構成することで、反射部１１ａはその反射率が高く、かつ拡散率の低いものとなる。これにより、反射板１１は、蛍光管３の配置に合わせて、反射率の高い反射部１１ａと拡散率の高い拡散部１１ｂが交互に配置される構造となる。
【００３２】
拡散板２は、蛍光管３より前面に向けて直接出射された光と反射板１１より反射してきた光を拡散透過することで輝度ムラをなくし、全面において輝度が均一になるようにして光を出射する。ここで、拡散板２としては、画面サイズの小さなディスプレイに用いられるようなものでは、軽量化のため、シート形状のものが用いられる。これに対して、大画面の場合には、強度的理由により板状のものが用いられている。
【００３３】
この拡散板２は外装ケース７の正面に取り付けられ、この外装ケース７の内部に、蛍光管３およびアルミニウム板１２が貼り付けられた反射板１１が組み込まれて、第１の実施の形態の面光源装置１０を構成する。そして、この面光源装置１０は、液晶ディスプレイの画面を構成する液晶パネル２０の裏面側に、この液晶パネル２０の図示しない有効画面部に上述した拡散板２が対向するように取り付けられ、ディスプレイ装置２１のバックライトとして機能する。
【００３４】
図２は第１の実施の形態の面光源装置１０における反射部１１ａの作用を示す説明図である。断面形状が円形である蛍光管３からは、その円周面全方向から光が出射する。この蛍光管３の拡散板２と対向する側、すなわち、前面側から出射する光は、直接拡散板２に入射する。
これに対して、拡散板２の面に対して水平な方向である蛍光管３の真横から出射する光３ａは、隣接する蛍光管３の間には山型形状の反射部１１ａが存在するので、この反射部１１ａに到達して反射する。
【００３５】
隣接する蛍光管３の間隔が拡がると、図７（ｂ）で説明したように、各蛍光管３の直上は十分な光量があって輝度が高いものの、隣接する蛍光管３の間では、その中点で最も光量が少なく、輝度が低くなる。
そこで、図２に示すように、蛍光管３の主として真横から出射した光３ａが反射部１１ａで反射したことによる光（反射光）３ｂが、拡散板２において、隣接する蛍光管３の中点にあたる部分に向かうように、反射部１１ａの傾斜を設定してある。なお、反射部１１ａは反射率が高くかつ拡散率が低くなるように、例えばその表面が鏡面状態の銀板で構成されるので、反射光を効率良く集光できる。
【００３６】
このように、蛍光管３の主として真横から出射した光３ａが反射部１１ａで反射したことによる反射光３ｂが、隣接する蛍光管３の間の中点に集まるようにしたことで、最も暗い蛍光管３の間の中点の輝度が持ち上るようにする。すなわち、隣接する蛍光管３の間に、蛍光管がもう１本あるような虚像３ｃが創り出され、蛍光管３のピッチが半分になったような状態が創り出される。
【００３７】
図３は第１の実施の形態の面光源装置１０における拡散部１１ｂの作用を示す説明図である。蛍光管３の拡散板２と対向する側と反対側、すなわち、裏面側から出射する光は拡散部１１ｂに到達する。この拡散部１１ｂは、光が乱反射するように拡散率を高くしてある。
隣接する蛍光管３のピッチが６０ｍｍ程度の場合、上述したように、表面に白塗装を施したアルミニウム板１２を反射板１１に貼り付けて拡散部１１ｂを構成することで、拡散部１１ｂの拡散率を高くしてある。
【００３８】
白塗装のアルミニウム板１２は鏡面状態の銀板に比べ表面に微細な凹凸があるため、蛍光管３の裏面から出射した光３ｄが反射する際、反射光３ｅは散乱し、より多くの反射光３ｅが隣接する蛍光管３との間の空間に向かう。これにより、拡散板２を正面から見た場合に、蛍光管３の間の部分が明るくなり、この隣接する蛍光管３の間の輝度が上昇する。
従来、蛍光管３の裏面から出射した光は、反射により蛍光管３に戻ってしまい、蛍光管３の裏面と反射板との間で反射を繰り返して、面光源の輝度の向上にはあまり利用されていなかった。
【００３９】
これに対して、蛍光管３の直下あたる部分の反射板１１の拡散率を高くすることで、蛍光管３の裏面から出射した光が乱反射して、隣接する蛍光管３との間に向かう。これにより、従来あまり利用されていなかった蛍光管３の裏面から出射する光を面光源の輝度上昇に利用できる。ここで、拡散部１１ｂを平面形状とすることで、乱反射する光を効率よく隣接する蛍光管３の間に向かわせることができる。
また、隣接する蛍光管３の間では、上述したように、この隣接する蛍光管３の間の中点にあたる部分の拡散板２に反射部１１ａにより光を集めるようにしてある。
【００４０】
これにより、拡散部１１ｂで乱反射した光のうち、反射部１１ａに到達した光の一部は、図２に示すようにこの反射部１１ａで反射して、拡散板２において、隣接する蛍光管３の間の中点にあたる部分あるいはその付近に向かう。よって、やはり隣接する蛍光管３の間の輝度を上昇させることができる。
したがって、蛍光管３の配列ピッチが拡がっても、輝度ムラの発生を抑えることができる。このように輝度ムラの発生が抑えられた面光源装置１０が組み込まれたディスプレイ装置２１は、画面全体に亘りムラなく高輝度を得ることができる。
【００４１】
なお、上述した第１の実施の形態において、その反射板１１の構成は、蛍光管３のサイズや配列ピッチ等に応じて変形される。例えば、蛍光管３がφ１５ｍｍ程度の径を持ち、隣接する蛍光管３の間のピッチが９０ｍｍ前後と広い場合は、拡散部１１ｂの拡散率がより高くなる構成とすると良い。
【００４２】
例えば、図１で説明した白塗装のアルミニウム板１２を、全光線透過率が高くかつ拡散率の高い拡散フィルムあるいは板厚の薄い拡散板に変更する。反射板１１は、その全体が表面を鏡面状態とした銀板としてあるので、図示しない拡散フィルムを貼り付けることで拡散部１１ｂを構成すると、蛍光管３の裏面側から出射した光は拡散フィルムを透過して、鏡面状態である反射板１１自体で反射する。このとき、その反射光が拡散フィルムにより拡散されることで、蛍光管３の直下にあたる部分から多くの光が周囲に漏れ出す。よって、拡散板２を正面から見た場合に、隣接する蛍光管３の間の中点にあたる部分と蛍光管３の直上にあたる部分との間の部分が明るくなり、輝度ムラが解消される。
このように、反射板１１において蛍光管３の直下にあたる拡散部１１ｂは、蛍光管３の径の大きさや配列ピッチ等に応じて、輝度ムラを発生させない拡散率や反射率を持つ構成とする。
【００４３】
また、隣接する蛍光管３の配列ピッチが狭い場合は、反射板の構成を以下のようにした実施の形態が考えられる。すなわち、図４は本発明の面光源装置の第２の実施の形態を示す側断面図である。
この第２の実施の形態の面光源装置において、蛍光管３は、そのサイズがφ８〜１５ｍｍ程度、また、並列する蛍光管３の配列ピッチが５０ｍｍ前後であるとする。
【００４４】
これら蛍光管３の裏面側に配置される反射板１３において、隣接する蛍光管３の間にあたる反射部１３ａは、平面形状で、かつ反射率の高い構成とする。また、各蛍光管３の直下にあたる拡散部１３ｂは、やはり平面形状で、かつ拡散率の高い構成とする。これにより、反射板１３は、蛍光管３の配置に合わせて、反射率の高い反射部１３ａと拡散率の高い拡散部１３ｂが交互に配置された構成となっている。なお、蛍光管３の前面側には、第１の実施の形態の面光源装置同様に拡散板２が設けられる。
【００４５】
この第２の実施の形態の反射板１３は、例えば、その表面を白塗装したアルミニウム板１４ａで全体を構成する。そして、この白塗装したアルミニウム板１４ａの、隣接する蛍光管３の間にあたる部分には、その表面を鏡面状態とした銀板１４ｂを貼り付ける。これにより、蛍光管３の直下にあたる拡散部１３ｂは、白塗装のアルミニウム板１４ａで構成されることになり、拡散率が高いものとなる。これに対して、隣接する蛍光管３の間にあたる反射部１３ａは、鏡面状態の銀板１４ｂで構成されることになり、反射率が高いものとなる。
【００４６】
そして、拡散板２は外装ケース７の正面に取り付けられ、この外装ケース７の内部に、蛍光管３および反射板１３が組み込まれて、第２の実施の形態の面光源装置１５を構成する。なお、図示しないがこの面光源装置１５は、第１の実施の形態の面光源装置１０と同様にディスプレイ装置において液晶パネルの裏面側に組み込まれ、バックライトとして機能する。
【００４７】
上述した構成によると、蛍光管３の裏面側から出射した光のうち、蛍光管３の斜め下に向けて出射した光は、反射部１３ａで反射して拡散板２に入射する。これに対して、蛍光管３の直下に向けて出射した光は拡散部１３ｂで反射する。上述したように、拡散部１３ｂは光の拡散率を高くした構成となっているので、拡散部１３ｂで反射する光は散乱し、より多くの反射光が隣接する蛍光管３との間の空間に向かう。これにより、拡散板２を正面から見た場合に、蛍光管３の間の部分が明るくなり、この隣接する蛍光管３の間の輝度が上昇する。
蛍光管３の配列ピッチが５０ｍｍ前後と比較的狭い場合は、拡散部１３ｂで散乱した反射光により、隣接する蛍光管３の間の輝度を十分に上げることができるので、反射部１３ａを平面形状としても、輝度ムラを解消することができる。
【００４８】
なお、上述した第１の実施の形態では、反射板１１の全体を表面が鏡面状態となっている銀板で構成し、拡散部１１ｂとして白塗装のアルミニウム板、拡散フィルム、あるいは板厚の薄い拡散板を貼り付ける構成とした。これを、例えば、反射板１１の全体を白塗装したアルミニウム板で構成し、隣接する蛍光管３の間の部分に、表面が鏡面状態で、かつ山型の形状を持たせた銀板を貼り付ける構成とすることで、反射部１１ａと拡散部１１ｂが形成されるようにしても良い。
【００４９】
また、第２の実施の形態では、反射板１３の全体を白塗装したアルミニウム板で構成し、反射部１３ａとして表面が鏡面状態の銀板を貼り付ける構成とした。これを、例えば、反射板１３の全体を表面が鏡面状態の銀板で構成し、蛍光管３の直下の部分に、白塗装のアルミニウム板、拡散フィルム、あるいは板厚の薄い拡散板を貼り付ける構成とすることで、反射部１３ａと拡散部１３ｂが形成されるようにしても良い。
さらに、第１および第２の実施の形態では、反射部１１ａ，１３ａの一例として、表面が鏡面状態の銀板を用いることとした。また、拡散部１１ｂ，１３ｂの一例として、白塗装のアルミニウム板を用いるか、あるいは表面が鏡面状態の銀板に拡散フィルムあるいは板厚の薄い拡散板を貼り付けたものを用いることとした。
【００５０】
これに対して、反射部１１ａ，１３ａおよび拡散部１１ｂ，１３ｂの構成としては、他に以下に示すような例が考えられる。すなわち、反射部１１ａ，１３ａとして、表面を鏡面状態としたアルミニウム板を用いることとしてもよい。反射部１１ａ，１３ａを構成するためにアルミニウム板を用いることで、コストを下げることができる。
例えば、第１の実施の形態では、反射板１１の全体を表面が鏡面状態のアルミニウム板で構成し、蛍光管３の直下にあたる拡散部１１ｂは、拡散フィルムあるいは板厚の薄い拡散板をこのアルミニウム板に貼り付けることで構成する。
また、拡散部１１ｂ，１３ｂとしては、反射板１１，１３の全体を表面が鏡面状態の銀板またはアルミニウム板で製作し、蛍光管３の直下にあたる部分を、弱いサンドブラスト等で面を荒らして表面に凹凸を付けて反射光を拡散できるようにした構成としてもよい。
【００５１】
以上説明したように、拡散板の直下に蛍光管を配置した直下式の面光源装置で、蛍光管の裏面側に配置される反射板の構成を、蛍光管の直下にあたる部分は拡散率が高くなるようにし、隣接する蛍光管の間にあたる部分は反射率が高くなるような構成とし、必要に応じて、第１の実施の形態で説明したように、隣接する蛍光管３の間の形状を山型として、反射光を蛍光管３の間の中点に集めるようにすることで、蛍光管の配列ピッチが広い場合にも、ユニット厚を厚くすることなく輝度ムラを解消できる。
【００５２】
これにより、径の大きな蛍光管を用いることで蛍光管の本数を減らしても、輝度ムラの発生しない面光源装置を提供できるため、コストダウンが可能になる。そして、面光源装置のコストダウンが可能となることで、この面光源装置が組み込まれるディスプレイ装置のコストダウンが可能である。
【００５３】
また、必要とされる輝度が比較的低いため、蛍光管の本数が４〜６本と少なく、かつユニット厚が厚くできない場合、従来は蛍光管の配列ピッチが拡がることによる輝度ムラが解消できないため、拡散板にパターン印刷を施したライトカーテン式やサイドエッジ式等の方式をとっていた。
【００５４】
これに対して、上述した第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態を適用することで、蛍光管の配列ピッチが拡がっても輝度ムラが発生しないので、蛍光管の本数が少なくとも光の利用率の高い直下式を用いることができる。
よって、拡散板の直下に光源としての蛍光管が存在することによる効率の良さを維持して高輝度化を図ることができるとともに、必要とされる輝度によっては蛍光管を消費電力の少ない暗いものに置き換えることも可能であるので、省電力化を図ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数本の蛍光管が並列に配置され、これら蛍光管の前面側に光を透過拡散する拡散板を備えるとともに、これら蛍光管の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる反射板を備えた面光源装置において、前記反射板は、前記各蛍光管の直下にあたる部分とその間の部分で、少なくとも光の反射方向が異なる構造を備えたものであり、上述した反射板の各蛍光管の直下にあたる部分は、例えば拡散率が高い構造としたものである。
【００５６】
したがって、蛍光管の大径化により蛍光管１本あたりの光量を増やすことで、蛍光管の本数を減らした場合に、蛍光管の配列ピッチが拡がることによる輝度ムラの発生を抑えることができる。これにより、蛍光管の本数とインバータ等の蛍光管の電源回路の削減が可能となり、面光源装置、ひいてはこの面光源装置が組み込まれるディスプレイのコストダウンを図ることができる。また蛍光管の本数が少なくなることで、不良の発生率も低減できる。
【００５７】
さらに、比較的高輝度を要求されないことで、径の比較的小さい蛍光管を少数本用いる面光源装置であっても、蛍光管の配列ピッチが拡がることによる輝度ムラが発生しないので、直下式の面光源装置とすることができる。これにより、従来のライトカーテン式やサイドエッジ式に比べ光の利用効率が上がるため、従来より高輝度または省電力の面光源装置を提供できる。
そして、このような面光源装置が組み込まれたディスプレイ装置は、画面全体に亘り、ムラなく高輝度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面光源装置及びディスプレイ装置の第１の実施の形態を示す側断面図である。
【図２】第１の実施の形態の面光源装置における反射部の作用を示す説明図である。
【図３】第１の実施の形態の面光源装置における拡散部の作用を示す説明図である。
【図４】本発明の面光源装置の第１の実施の形態を示す側断面図である。
【図５】サイドエッジ方式の面光源装置を示す一部破断斜視図である。
【図６】従来の直下式の面光源装置を示す側断面図である。
【図７】蛍光管の配列ピッチの違いによる輝度ムラの発生状態を示す説明図である。
【図８】蛍光管と拡散板との間隔を拡げた面光源装置の要部説明図である。
【図９】ライトカーテン方式の面光源装置を構成する拡散板の説明図である。
【符号の説明】
２・・・拡散板、３・・・蛍光管、７・・・外装ケース、１０・・・面光源装置、１１・・・反射板、１１ａ・・・反射部、１１ｂ・・・拡散部、１２・・・アルミニウム板、１３・・・反射板、１３ａ・・・反射部、１３ｂ・・・拡散部、１４ａ・・・アルミニウム板、１４ｂ・・・銀板、１５・・・面光源装置、２０液晶パネル、２１・・・ディスプレイ装置
Claims (4)
- 複数本の蛍光管が並列に配置され、これら蛍光管の前面側に光を透過拡散する拡散板を備えるとともに、これら蛍光管の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる反射板を備え、
前記反射板は、前記各蛍光管の直下にあたる部分とその間の部分で、少なくとも光の反射方向が異なる構造を備えており、
前記反射板の前記各蛍光管の直下にあたる部分には、光を乱反射させる拡散率の高い拡散部を備えるとともに、前記反射板の前記各蛍光管の間にあたる部分には、反射率の高い反射部を備え、
前記拡散部は平面形状で構成されており、
前記反射部は、前記蛍光管から出射した光を各蛍光管の間に導く傾斜を持つ山型形状で構成されている
面光源装置。 - 前記蛍光管の主として真横から出射し前記反射部で反射したことによる反射光が、前記拡散板において、隣接する前記蛍光管の中点にあたる部分に向かうように、前記反射部の傾斜が設定されている
請求項１に記載の面光源装置。 - 液晶パネルの裏面に面光源装置を配置してなり、
前記面光源装置は、複数本の蛍光管が並列に配置され、
これら蛍光管の前面側に、前記液晶パネルの裏面と対向配置され、光を透過拡散する拡散板を備えるとともに、
これら蛍光管の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる反射板を備え、
前記反射板の前記各蛍光管の直下にあたる部分には、光を乱反射させる拡散率の高い拡散部を備えるとともに、
前記反射板の前記各蛍光管の間にあたる部分には、反射率の高い反射部を備えており、
前記反射板の前記各蛍光管の直下にあたる部分には、光を乱反射させる拡散率の高い拡散部を備えるとともに、前記反射板の前記各蛍光管の間にあたる部分には、反射率の高い反射部を備え、
前記拡散部は平面形状で構成されており、
前記反射部は、前記蛍光管から出射した光を各蛍光管の間に導く傾斜を持つ山型形状で構成されている
ディスプレイ装置。 - 前記蛍光管の主として真横から出射し前記反射部で反射したことによる反射光が、前記拡散板において、隣接する前記蛍光管の中点にあたる部分に向かうように、前記反射部の傾斜が設定されている
請求項３に記載のディスプレイ装置。
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