JP4830804B2

JP4830804B2 - 面状光源装置および表示装置

Info

Publication number: JP4830804B2
Application number: JP2006311510A
Authority: JP
Inventors: 成幸松本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2026-11-17
Also published as: TW200823569A; US20080137368A1; CN101235954B; KR20080045064A; CN101235954A; US8083391B2; JP2008130274A; KR100912623B1; TWI383219B

Description

本発明は導光板の側面にランプを配置したサイドライト式の面状光源装置に関するもので、特に複数のランプを配置したサイドライト式の面状光源装置および該面状光源装置を備えた表示装置に関するものである。

近年、高輝度な表示装置を実現するために、表示素子の背後に配置した面状光源装置において、ランプの本数を増やして輝度を向上させるという技術が開示されている。

特許文献１に示されたバックライト装置においては、光源１を導光板４の対向する２辺に３本ずつ配置することにより、高い輝度が得られるとしている。しかしながら、光源１同士を重ねて配置しており、光源１から発生する熱の影響によって、光源１の発光効率が低下することにより、輝度の向上は得られないという問題があった。

また、特許文献２に示された面状光源装置においては、ランプ１を、ゴムホルダー２を介してランプリフレクター３で固定して、ランプ１が互いに接触しないように所定の間隔を保つよう構成しているが、ランプ１から発生する熱の影響でランプの発光効率が低下し、ランプ１増加による輝度向上の効果が得られないという問題があった。

また、特許文献３に示されたバックライト装置においては、複数の蛍光管２３を配置した場合、中央に配置した蛍光管２３が最も高温となるため、ホルダ２７に近接させて配置することで、ホルダ２７へ効率的に熱伝達を行う構造としている。しかしながら、このような構成では、蛍光管２３からのリーク電流にばらつきが生じ、ランプ数に比例した輝度が得られず、また、各蛍光管２７の寿命にばらつきがあるという問題があった。

特開平６−２３０２２９号公報（第２−３頁、第２図−第４図）特開平９−２５９６２５号公報（第２−７頁、第１図、第２図）特開２００３−１９７０１８号公報（第４−９頁、第６図−第８図）

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複数のランプを配置したサイドライト式の面状光源装置において、ランプの数を増加した場合であっても、ランプを最適温度に維持し、発光効率が高い状態に保つことができるため、輝度を向上させることができる。さらに、上部に配置した表示素子に熱の影響を及ぼすことのない、面状光源装置を提供することを目的とする。
また、ランプからのリーク電流のばらつきを防止することによって、所望の輝度を得ることができる面状光源装置を得ることができる。また、リーク電流のばらつきを防止できるため、ランプの寿命のばらつきを減少させることができる。

本発明による面状光源装置および表示装置は、光を出射面から出射させる導光板と、導光板の一側面に沿って配置された３本のランプと、３本のランプに近接して、覆うように形成され、３本のランプの光を導光板の一側面に向かわせる金属製のランプリフレクターと、を備え、３本のランプはそれぞれが一定の間隔を保って配置され、導光板の一側面に近接して第１および第２のランプが２本、および該２本のランプから導光板の一側面に遠隔して第３のランプが１本配置されており、ランプリフレクターは、３本のランプの各々を取り囲むように連続して形成された、凸字形状の断面で形成されており、さらに、ランプリフレクターは、第３のランプを覆う対向する２面と、該２面のそれぞれと連続し、且つ第１および第２のランプに近接する１面とが、垂直に配置されること、または、各ランプと前記ランプリフレクターとの距離が一定となる近接部をそれぞれ同様に備え、前記近接部の面積が略一定であること、を特徴とする。

本発明による面状光源装置および表示装置によれば、ランプを最適温度に維持し、発光効率が高い状態に保つことができるため、輝度を向上させることができる。さらに、上部に配置した表示素子に熱の影響を及ぼすことを防止することができる。また、各ランプからのリーク電流のばらつきを防止して所望の輝度を得ることができ、さらに各ランプの寿命のばらつきを減少することができる。

以下、本発明の面状光源装置の構成についての実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を用いたものは、実質的に同様の構成を示す。
実施の形態１．
図１は本発明に係わる実施の形態における面状光源装置を備えた表示装置の一実施形態の概略構成を示す分解斜視図、図２、図３は図１に示す表示装置の要部断面図である。

図１および図２において、本実施の形態に係る面状光源装置は、矩形状の導光板１の側面に沿うように複数のランプ２を備えており、該ランプ２は導光板１の一側面である入射面１ａに沿って３本配置されている。ランプ２を覆うようにランプリフレクター３を備え、ランプ２から出射した光を、導光板１の入射面１ａに向かうように反射させる。導光板１の入射面１ａから入射した光は導光板１内で全反射を繰り返し伝播し、出射面１ｂから出射し、この出射面１ｂに対向して配置された光学シート類４に入射される。光学シート類４によって、集光、拡散されて輝度が均一化された光は、この光学シート類４の出射面４ｂに対向して配置された表示素子５に入射する。なお、導光板１の出射面１ｂの反対側の面である背面１ｃに向かう光、もしくはランプ２を配置しない側面１ｄには、光を反射する反射シート６を配置して、出射された光を導光板１に再び向かわせる。また、反射シート６の背面には、開口部を備えたリアフレーム７を備え、導光板１、ランプ２、ランプリフレクター３、光学シート類４を収納し、光学シート類４の出射面上にミドルフレーム８を配置させることによって、面状光源装置１０を形成する。この面状光源装置１０上に表示素子５を配置し、フロントフレーム９で固定することにより、表示装置１２を組み立てることができる。

次いで、本実施の形態におけるランプ２の配置について、詳細に説明を行う。図１および図２において、ランプ２は導光板１の一側面である入射面１ａに沿って３本が略平行に配置されている。３本のランプ２（２ａ〜２ｃ）のうち、導光板１の入射面１ａに近接し２本、遠隔して１本配置されている。さらに詳しくは、第１のランプ２ａは出射面１ｂ側、第２のランプ２ｂは背面１ｃ側に一定の間隔を保って配置される。また、第３のランプ２ｃは、導光板１の入射面１ａから遠隔して配置される。３本ランプはそれぞれが一定の間隔を保って配置され、ランプ２ａ〜２ｃによって断面略三角形を形成するよう配置する。また、なお、ランプ２はゴムホルダー１１をランプ２の端部に配置することによって固定を行う。また、ランプ２同士の間隔（一方のランプ２の中心から他方のランプ２の中心までの最短距離：以下、ランプピッチと称する）Ｌ１は、小さすぎると各ランプの温度が上昇し発光効率が低下する一方、大きすぎるとランプ２の温度が上昇せず発光効率が低下する。その理由として、ランプ２は点灯時に温度が上昇するが、最適な温度範囲で点灯させた場合、ランプ２の発光効率が最も高い状態に維持することができる。図４に本実施の形態におけるランプ２を使用した場合のランプピッチＬ１とランプ２の輝度の関係のグラフを示す。図４に示すように、ランプピッチＬ１を４ｍｍ〜１２ｍｍとなるように配置した場合に、ランプ温度が最適になる範囲が存在する。なお、ランプピッチＬ１を１０ｍｍ以上としてしまうと、面状光源装置１０の厚みが厚くなる、または狭額縁化が実現できない場合があるため、より好ましくは５〜１０ｍｍの範囲内で配置するのがよい。ランプピッチＬ１を５〜１０ｍｍの範囲内で、ランプ２を配置することで、ランプ２の発光効率を最も高い状態に維持することができるため、面状光源装置１２としての輝度を高めることができる。なお、本実施の形態で使用するランプ２は、ガス圧６０〜１００Ｔｏｒｒ、アルゴン/ネオン比のアルゴン比が３％〜１０％、ランプ内径がΦ1．８〜２．４を用いるものとする。

次にランプリフレクター３について詳細に説明を行う。図２に示すように、ランプリフレクター３は、金属等の熱伝導性が高い材料で形成し、ランプ２側と対向する面に光を反射する高反射プラスチックシートなどを貼り付ける。ランプリフレクター３は、導光板１の一側面である入射面１ａに配置した３本のランプ２の全てを覆うように形成されている。また、ランプリフレクター３は、３本のランプ２の各々を取り囲むように連続して形成されており、かつ断面が略凸字形状となっている。さらに詳細に説明を行う。図３にランプリフレクター３の要部拡大図を示す。図３において、ランプリフレクター３は第１のランプ２ａおよび第２のランプ２ｂについては、導光板１の出射面１ｂ（もしくは背面１ｃ）に対し略平行となる平行面３ｂ、および出射面１ｂ（もしくは背面１ｃ）に対し略垂直となる垂直面３ｃを有し、３ｂおよび３ｃは曲面３ｄによって接続されている。また、第３のランプ２ｃについても、出射面１ｂに対し平行面３ｂを２面、および垂直面３ｃを有し、これらを接続する曲面３ｄを持つ略コの字状のランプリフレクター３で覆われている。第１のランプ２ａ〜第３のランプ２ｃの全てを覆うように窪み３ａによって、連続形成し断面が略凸字形状となっている。なお、平行面３ｂおよび垂直面３ｃはランプ２を覆う形状であれば、傾斜や曲面を有していても良いし、接続面である３ｄは曲面でなくても良い。

図１乃至図３において、ランプ２とランプリフレクター３とが近接する距離Ｌ２は近いほどランプ２から発生する熱を効率よく放熱させることができるが、ランプ２を支持固定しているゴムホルダー１１の成型が可能である限界の最小肉厚が、ランプ２とランプリフレクター３間において０．４ｍｍ以上必要である。よって、本実施の形態におけるランプ２とランプリフレクター３とが近接する距離Ｌ２の最短距離を０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下となるように形成する。なお放熱効果を最も得るためにはＬ２を０．８ｍｍ以下に設定するのが好ましい。また、少なくとも、ランプリフレクター３の平行面３ｂとランプ２の距離Ｌ２または、ランプリフレクター３の垂直面３ｃとランプ２の距離Ｌ２が０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であれば、ランプ２の熱を効率よく放熱させることができる。

また、図２及び図３において、複数のランプ２を配置する場合、ランプ２からの熱による影響のほか、金属製のランプリフレクター３を使用することにより、ランプ２から発生するリーク電流のばらつきによる影響がある。リーク電流は、ランプ２とランプリフレクター３間とが近接する距離と面積に比例して、大きくなるため、各ランプ２とランプリフレクター３とが近接する距離と面積が一定でない場合、リーク電流のばらつきが発生して、輝度のばらつきや各ランプ２寿命がばらつく場合がある。そこで、図３に示すように、ランプ２とランプリフレクター３の近接部３ｆを次のように設定する。第１のランプ２ａおよび第２のランプ２ｂとランプリフレクター３とが近接する距離Ｌ２が一定である近接部３ｆの面積、第３のランプ２ｃとランプリフレクター３とが距離Ｌ２が一定である近接部３ｆの面積とが、略一定になるように、第３のランプ２ｃとランプリフレクター３との近接部３ｆを除く第３のランプ２ｃとランプリフレクター３との距離Ｌ３をリーク電流が減少する距離である１ｍｍ以上とする。本実施の形態においては、各ランプ２とランプリフレクター３との近接部３ｆが略一定となるように各ランプ２とランプリフレクター３を配置させる。このように配置させることにより、各ランプ２から発生するリーク電流のばらつきを一定にすることができ、各ランプ２の輝度が一定で、かつ各ランプ２の寿命のばらつきを減らし、一定にすることができる。

上記説明した通り、本発明においては、３本のランプ２のそれぞれが一定の間隔を保って配置され、導光板１の一側面である入射面１ａに近接して２本、および該２本のランプから導光板の一側面である入射面１ａに遠隔して１本配置されており、ランプリフレクター３は３本のランプ２に近接し、３本のランプ２の各々を取り囲むように連続して形成され、かつ断面形状を略凸字形状としたので、ランプ２からの熱を効率よく放熱させ、かつランプ２を最適温度に維持させることにより、発光効率が高い状態に保つことができるため、面状光源装置１０の輝度を向上させることができる。また、上部に配置する表示素子に熱の影響を及ぼすことが防止できる。

また、各ランプピッチＬ１を５〜１０ｍｍの範囲とすることで、ランプ２の温度を最適な範囲に調整することができるため、輝度の高い面状光源装置を提供することができる。また、各ランプ２とランプリフレクター３との最短距離を０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることで、ランプ２からの放熱効果を高めることができる。また、各ランプと金属製のランプリフレクター３とが近接する距離Ｌ２が一定である近接部３ｆの面積が一定になるように配置することによって、リーク電流の均一化が可能となり、各ランプ２の輝度のばらつきを減らし、かつ、各ランプ２の寿命のばらつきを減らすことができる。

また、図２に示すように、ランプリフレクター３は金属製のリアフレーム７と一部が当接するように形成することで、ランプ２から発生した熱を、ランプリフレクター３を介してリアフレーム７に伝熱により逃がすことが可能となり、ランプリフレクター３内に熱がこもることを防ぐことができるため、面状光源装置１０から伝熱することによる表示素子５の温度上昇を防ぐことが可能となる。

本実施の形態に係る表示装置の分解斜視図である。図１の表示装置における要部断面図である。図１の表示装置における要部断面図である。本実施の形態におけるランプピッチと輝度の関係を示す図である。

１導光板、２ランプ、３ランプリフレクター、４光学シート類、
５表示素子、６反射シート、７リアフレーム、９フロントフレーム、
１０面状光源装置。

Claims

光を出射面から出射させる導光板と、
前記導光板の一側面に沿って配置された３本のランプと、
前記３本のランプに近接して、覆うように形成され、前記３本のランプの光を前記導光板の一側面に向かわせる金属製のランプリフレクターと、を備え、
前記３本のランプはそれぞれが一定の間隔を保って配置され、前記導光板の一側面に近接して第１および第２のランプが２本、および該２本のランプから前記導光板の一側面に遠隔して第３のランプが１本配置されており、
前記ランプリフレクターは、前記３本のランプの各々を取り囲むように連続して形成された、凸字形状の断面で形成されており、
前記ランプリフレクターは、前記第３のランプを覆う対向する２面と、
該２面のそれぞれと連続し、且つ前記第１および第２のランプに近接する１面とが、垂直に配置されたことを特徴とする面状光源装置。
前記３本のランプの一定の間隔は、１本のランプの中心から他の１本のランプの中心までの距離が、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の面状光源装置。
前記３本ランプと前記ランプリフレクターとの最短距離が、０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の面状光源装置。
前記導光板、前記ランプおよび前記ランプリフレクターを収納し、開口部を有する金属製のリアフレームをさらに備え、前記リアフレームは、前記ランプリフレクターと当接して配置されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の面状光源装置。
前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面状光源装置と、前記面状光源装置上に配置される表示素子とを備える表示装置。