JPH05333333A

JPH05333333A - 照明装置

Info

Publication number: JPH05333333A
Application number: JP4138900A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Yamada; 文明山田; Daiki Miyahara; 大樹宮原; Takahide Ito; 高英伊藤; Shinpei Nagatani; 真平永谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は照明装置に関し、蛍光管管径方向の
局所的輝度むらが発生しにくく、且つ薄形化および高輝
度化を可能にした直下型バックライトを実現することを
目的とする。【構成】少なくとも光源としての蛍光管１０と該蛍光
管１０からの光を反射する反射板１１とを具備し、被照
明物の直下に配置される直下型バックライトにおいて、
プリズム列を有する第１のプリズム板１２を上記蛍光管
１０と被照明物との間に設け、該プリズム板１２のプリ
ズム１５の長手方向が上記蛍光管１０の長手方向と平行
となるように配置し、蛍光管直上の輝度を低下させ、バ
ックライトの輝度分布を平均化させるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置等の表示の
視認性を向上させるために用いる面照明装置に関する。

【０００２】近年、表示ユニットは、表示容量の拡大、
特性向上により、ワードプロセッサ、パーソナルコンピ
ュータ等に大量に採用されるにいたっている。更に薄型
軽量タイプを使用してノートブックサイズの表示ユニッ
トが望まれている。したがって、表示ユニットに使用す
るバラックライトについても、モノクロの場合は輝度４
００〜７００cd／ｍ²で、かつ厚さ１０mm以下で量産可
能なものが要求され、またカラー用バックライトは高輝
度で輝度分布の少ないものが要求されている。

【０００３】

【従来の技術】従来、表示ユニット用バックライトは、
輝度、輝度むら、厚さ（外形形状）仕様等によって個別
設計しているのが現状である。従って通常、直下型バッ
クライトは、輝度むらの製造マージンから厚さ１０〜２
５mm（拡散板を含む）が限界であった。

【０００４】図１６はライティングカーテン方式による
直下型バックライトの断面図である。同図（ａ）は、ラ
イティングカーテン方式による直下型バックライトであ
る。この方式は蛍光管１からの直接光とバックライトモ
ールド２からの反射光の合成光をライティングカーテン
３で透過量を補正して、均一な面光源を実現している。
また、この変形版として、拡散板４に重み付けパターン
を形成しているものもある。

【０００５】図１６（ｂ）は、蛍光管１の直上にゼブラ
状の光量補正パターン５を印刷して直接光と自由曲面か
らの反射光を合成して均一な面光源を実現している。ま
た図１６（ｃ）は、拡散板４の厚さに重み付け７を施し
て光量補正を行い、均一な面光源を実現している。

【０００６】図１７に直接光の光量補正を行わない場
合、即ち、図１６（ａ）ではライティングカーテン３が
ない場合、図１６（ｂ）では光量補正パターン５がない
場合、図１６（ｃ）では拡散板４に重み付け７を設けな
い場合の輝度分布を示しているが、蛍光管直上では輝度
が著しく大である。また、図１８に複数の蛍光管の輝度
バラツキが発生した場合、および組立バラツキが発生し
た場合の輝度むらの発生例を示す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１６の（ａ）〜
（ｃ）に示す直下型バックライトの何れにおいても、蛍
光管の輝度バラツキ、蛍光管のセッティングバラツキ、
拡散板およびバックライトモールドまたは反射鏡の反り
等により、蛍光管管径方向に局所的輝度むらが発生す
る。したがって、量産設計においては、上記のバラツキ
を考慮して、設計を行うため、形状的に厚くなったり、
量産時に輝度むらが発生する問題があった。また、輝度
分布の製造マージンを確保するために、拡散板の全光線
透過率の低いもの（拡散率の大きい）を使用しており、
バックライトの高輝度化を阻害している等の問題点があ
った。

【０００８】本発明は、量産時の製造マージンを削るこ
となく、蛍光管管径方向の局所的輝度むらが発生しにく
く、且つ薄形化および高輝度化を可能にした直下型バッ
クライトを実現しようとする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置に於い
ては、少なくとも光源としての蛍光管１０と、該蛍光管
１０からの光を反射する反射板１１とを具備し、被照明
物の直下に配置される直下型バックライトにおいて、プ
リズム列を有する第１のプリズム板１２を上記蛍光管１
０と被照明物との間に設け、該プリズム板１２のプリズ
ム１５の長手方向が上記蛍光管１０の長手方向と平行と
なるように配置し、蛍光管直上の輝度を低下させ、バッ
クライトの輝度分布を平均化させたことを特徴とする。

【００１０】また、本発明の照明装置に於いては、少な
くとも光源としての蛍光管１０と、該蛍光管１０からの
光を反射する反射板１１とを具備し、被照明物の直下に
配置される直下型バックライトにおいて、プリズム列を
有するプリズム板を上記蛍光管１０と被照明物との間に
２枚設け、蛍光管１０に近い第１のプリズム板１２は、
そのプリズム１５の長手方向が蛍光管１０の長手方向と
平行となるように配置し、蛍光管１０より遠い第２のプ
リズム板１３はそのプリズム１５′の長手方向が蛍光管
１０の長手方向に直交するように配置し、蛍光管直上の
輝度を低下させるとともに、蛍光管直交方向に光を伝播
させ、バックライトの輝度分布を平均化させたことを特
徴とする。

【００１１】また、それに加えて、上記第１のプリズム
板１２の材料の屈折率が１．６以下の場合、プリズム１
５の頂角が６０〜１００°または４０°以下で且つプリ
ズム面が蛍光管１０方向に配置されているか、頂角が５
０°以下で且つプリズム面が蛍光管１０と反対方向に配
置されていることを特徴とする。この構成を採ることに
より輝度むらが発生しにくく、且つ薄形化および高輝度
化が可能な直下型バックライトが得られる。

【００１２】

【作用】本発明は、蛍光管直上の光線を周辺に分散させ
る手段として、プリズム板を用い、特定の頂角と配置・
組み合わせを行うことにより、量産時に発生する蛍光管
直上の局所的輝度むらを低下させ、輝度分布製造マージ
ンを確保するとともに、製造マージンを薄形化および高
輝度化に振り向けることができる。

【００１３】具体的には、頂角が６０〜１００°、また
は４０°以下で、蛍光管側にプリズム面を配置し、拡散
光入射すると法線方向の輝度が低下し、周辺の低い角度
に振り向けられる性質を利用して輝度むらを低下させて
いる。更に蛍光管と直交する方向にプリズムが平行する
第２のプリズム板、またはレンチキュラー板を配置する
ことで、蛍光管と直交方向に光を伝播させ、蛍光管直上
の局所的輝度むらの低減を可能としている。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す図であ
る。本実施例は同図に示すように、背後に反射板１１が
配置された蛍光管１０の上方に、第１のプリズム板１２
と第２のプリズム板（又はレンチキュラー板）１３と拡
散板１４が順次配列されている。そして第１のプリズム
板１２は蛍光管１０の長手方向に平行にプリズム列を有
し、そのプリズム面を蛍光管１０の方向に向けて配置さ
れている。プリズム１５の頂角θは、プリズムの材料の
屈折率が１．６以下の場合、６０乃至１００°又は４０
°以下としている。

【００１５】図２乃至図７は図１におけるプリズム１５
の頂角θを変えた場合のプリズム板１２からの出射光分
布を示した図であり、図２はプリズム頂角２０°、図３
は３０°、図４は４０°、図５は７０°、図６は８０
°、図７は９０°の場合である。ここで代表例として図
５で説明する。プリズム面から拡散光１６を入射した場
合（蛍光管向き）、法線方向の出射光が制限され、周辺
角度に出射光が振り向けられていることが判る。この特
性は、蛍光管直上の光量制限に利用可能であることを示
している。このことは他の図でもほぼ同様であるため、
本実施例では，各図よりプリズム頂角を前述の如く規定
した。

【００１６】図８は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。同図において図１と同一部分は同一符号を付して示
した。本実施例の構成は基本的には前実施例と同様であ
り、異なるところは第１のプリズム板１２を裏返しその
レンズ面を拡散板１４の方へ向けて配置したことと、プ
リズム１５′の頂角θを５０°以下としたことである。

【００１７】図９乃至図１１は図２におけるプリズム１
５′の頂角θを変えた場合のプリズム板１２からの出射
光分布を示した図であり、図９はプリズム頂角２０°、
図１０は３０°、図１１は４０°の場合である。各図と
も光強度分布は法線方向から低い角度の方へ振り分けら
れており、蛍光管直上の光量制限ができることを示して
いる。本実施例はこれらの図より、プリズム頂角を前述
の如く規定した。

【００１８】以上の図２乃至図７及び、図９乃至図１１
のデータはプリズム板１２の材料が屈折率１．４９２の
アクリル板の場合であるが、材料の屈折率が異なれば、
出射光分布も異なるものでありアクリル板に限定するも
のではない。一般的に、屈折率が大きいほど頂角が大き
い側に移動する。工業的に実用化されている材料の屈折
率（ｎ＝１．６以下）のアクリル、ポリカーボネート樹
脂であれば、第１，第２の実施例の角度範囲が適当であ
る。

【００１９】図１２は第１又は第２の実施例における第
２のプリズム板１３に、プリズムと直交する方向から光
が入射する場合の光伝搬を示している。同図において、
１０は蛍光管、１２は第１のプリズム板、１３は第２の
プリズム板、１５，１５′はプリズム、１６は拡散光で
ある。この場合、第１のプリズム板１２は蛍光管直上の
光を抑え、第２のプリズム板１３は蛍光管１０と直交す
る方向に更に伝播させるとともに、帯状の局所的輝度む
らを軽減している。

【００２０】図１３乃至図１５は本発明をライティング
カーテン方式に適用した例を示す図である。各図におい
て、１０は蛍光管、１２は第１のプリズム板、１３は第
２のプリズム板、１４は拡散板、１７は反射膜を有する
バックライトモールド、１８はライティングカーテン、
１９は直接光、２０は反射光をそれぞれ示している。図
１３はライティングカーテン方式に第１のプリズム板１
２のみを配置した例であり、第１のプリズム板１２をプ
リズム面が蛍光管に向くように配置し、そのプリズム頂
角は７０°、プリズム板の材料は透明度の高いアクリル
樹脂を用いており、蛍光管直上の光は、一部透過、一部
周辺に分散され、均一な輝度分布を得ている。

【００２１】図１４はライティングカーテン方式に第１
のプリズム板１２と第２のプリズム板１３を配置した例
であり、第２のプリズム板１３以外は図１３の場合と同
様である。第２のプリズム板１３はそのプリズム面を拡
散板１４の方向に向けて配置し、プリズムの頂角は４０
°とした。また第２のプリズム板１３と蛍光管１０およ
び第１のプリズム板１２は直交している。但し、これは
特に指定するものではない。第２のプリズム板１３は蛍
光管１０と直交方向に光を伝播させるものであればその
配置向きは問わず、またレンチキュラー板であっても構
わない。この構成によれば図１３の場合より拡散板１４
の拡散率を更に低下（透過率大）させたものを採用でき
る。

【００２２】図１５は、図１４の場合の第１のプリズム
板１２と第２のプリズム板１３とを一体化させてプリズ
ム板２１としたものである。図１５では図示されていな
いが第１，第２のプリズム板を一体化したプリズム板２
１と拡散板１４との間に、複数のレンズ板を配置するこ
とも可能である。もちろん、一体化しなくとも構わな
い。更に、設計条件を最適化することにより拡散板とラ
イティングカーテンを削除することも可能である。な
お、図１３乃至図１５は、ライティング方式で説明した
が、図１６（ｂ）（ｃ）で説明した直下型バックライト
全般に適用可能なものであり、従来の光量補正手段と拡
散板を削除することも可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明に依れば、蛍光管の上方に輝度分
布を均一にするプリズム板を配置することにより、薄
型、高輝度、（または低消費電力）で輝度むらの少ない
直下型バックライトが量産性良く実現でき、ノート型パ
ソコン、ワープロおよび高効率カラーＬＣＤユニットが
実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】第１の実施例において、プリズム頂角２０°の
場合の出射光分布を示す図である。

【図３】第１の実施例において、プリズム頂角３０°の
場合の出射光分布を示す図である。

【図４】第１の実施例において、プリズム頂角４０°の
場合の出射光分布を示す図である。

【図５】第１の実施例において、プリズム頂角７０°の
場合の出射光分布を示す図である。

【図６】第１の実施例において、プリズム頂角８０°の
場合の出射光分布を示す図である。

【図７】第１の実施例において、プリズム頂角９０°の
場合の出射光分布を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図９】第２の実施例において、プリズム頂角２０°の
場合の出射光分布を示す図である。

【図１０】第２の実施例において、プリズム頂角３０°
の場合の出射光分布を示す図である。

【図１１】第２の実施例において、プリズム頂角４０°
の場合の出射光分布を示す図である。

【図１２】第１又は第２の実施例における第２のプリズ
ム板の光伝播を示す図である。

【図１３】本発明をライティングカーテン方式に適用し
た例を示す図である。

【図１４】本発明をライティングカーテン方式に適用し
た例を示す図である。

【図１５】本発明をライティングカーテン方式に適用し
た例を示す図である。

【図１６】従来のライティングカーテン方式による直下
型バックライトを示す断面図である。

【図１７】直接光の光量補正を行わない場合の輝度分布
を示す図である。

【図１８】従来方式において、輝度むら発生時の輝度分
布を示す図である。

【符号の説明】

１０…蛍光管１１…反射板１２…第１のプリズム板１３…第２のプリズム板１４…拡散板１５，１５′…プリズム１６…拡散光１７…バックライトモールド２０…ライティングカーテン２１…第１，第２のプリズム板を一体化したプリズム板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永谷真平神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも光源としての蛍光管（１０）
と、該蛍光管（１０）からの光を反射する反射板（１
１）とを具備し、被照明物の直下に配置される直下型バ
ックライトにおいて、プリズム列を有する第１のプリズム板（１２）を上記蛍
光管（１０）と被照明物との間に設け、該プリズム板
（１２）のプリズム（１５）の長手方向が上記蛍光管
（１０）の長手方向と平行となるように配置し、蛍光管
直上の輝度を低下させ、バックライトの輝度分布を平均
化させたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】少なくとも光源としての蛍光管（１０）
と、該蛍光管（１０）からの光を反射する反射板（１
１）とを具備し、被照明物の直下に配置される直下型バ
ックライトにおいて、プリズム列を有するプリズム板を上記蛍光管（１０）と
被照明物との間に２枚設け、蛍光管（１０）に近い第１
のプリズム板（１２）は、そのプリズム（１５）の長手
方向が蛍光管（１０）の長手方向と平行となるように配
置し、蛍光管（１０）より遠い第２のプリズム板（１
３）はそのプリズム（１５′）の長手方向が蛍光管（１
０）の長手方向に直交するように配置し、蛍光管直上の
輝度を低下させるとともに、蛍光管直交方向に光を伝播
させ、バックライトの輝度分布を平均化させたことを特
徴とする照明装置。
【請求項３】上記第１のプリズム板（１２）の材料の
屈折が１．６以下の場合、プリズム（１５）の頂角が６
０〜１００°または４０°以下で、かつプリズム面が蛍
光管（１０）方向に配置されているか、頂角が５０°以
下で且つプリズム面が蛍光管（１０）と反対方向に配置
されていることを特徴とする請求項１又は２の照明装
置。