JPH11194341A - 液晶パネル用面光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶パネル内の液晶に対し熱による影響を与
えにくい構造の面光源装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 冷陰極放電管３０の軸心は、半円筒部４
０ａの中心Ｑよりも、所定の距離Ｌだけ、図示左方に位
置している。また、冷陰極放電管３０の軸心は、導光板
２０の入射端面２２に直交し中心Ｑを通る半円筒部４０
ａの半径線Ｐ上に位置している。半円筒部４０ａの内表
面直径は、入射端面２２の幅に等しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スメクチック液晶
等の熱の影響を受け易い液晶を用いる液晶パネルに採用
するに適した面光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の面光源装置においては、
透過型液晶パネルの裏面に沿い導光板を配置し、この導
光板の入射端面に沿い管光源を配置して、この管光源か
ら導光板内にその入射端面から入射した光を、面状光と
して、液晶パネルに入射させるようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記面光源
装置では、導光板の面状光による輝度分布は液晶パネル
の裏面全体に亘り均一にし得るものの、管光源の光のう
ち導光板の入射端面に入射しない光量が多い。このた
め、管光源の光の導光板に対する入射効率が低い。従っ
て、導光板に入射しない光が熱エネルギーに変換されて
しまい、この熱エネルギーが管光源の周囲を介し液晶パ
ネルに伝わり液晶パネルの液晶に悪影響を及ぼす要因と
なっている。

【０００４】このようなことは、管光源の光をリフレク
タにより導光板の入射端面側へ反射するようにしてあっ
ても、光の入射効率の低いことに変わりはなく、リフレ
クタの管光源との間の反射回数が多い程、却って、リフ
レクタの熱吸収率が多くなり、この熱が液晶パネルに伝
達することで液晶の悪影響を及ぼす。これに対しては、
例えば、特開平６−１１８２４６号公報にて示すよう
に、リフレクタと管光源との間の光の反射回数を減少さ
せるようにリフレクタの反射面を非対称形状或いは非球
面形状にすることが考えられる。

【０００５】しかし、上記公報のものでは、管光源の直
径と導光板の板厚とは、ほぼ同じである。しかも、管光
源は液晶パネルに接近して位置している。このため、管
光源から導光板への光の入射効率は、４０％程度と低
い。従って、管光源の光のうち残りの６０％は、熱エネ
ルギーに変換され、リフレクタや管光源の周囲が発熱し
て液晶パネルに容易に伝わり、その結果、液晶パネルの
液晶に悪影響を及ぼす。

【０００６】特に、液晶パネルの液晶が反強誘電性液晶
である場合には、この反強誘電性液晶が熱に敏感である
ため、その特性に大きな変動を招く。このため、液晶パ
ネルの温度むらがそのまま表示むらとなるという不具合
を招く。この点につき、両電極基板の間隔（セルギャッ
プ）を１．２μｍとし、かつ両電極基板の間に反強誘電
性液晶を注入した液晶パネルについて実験により調べた
ところ、図７にて示すデータが得られた。

【０００７】このデータは、液晶パネルの温度をパラメ
ータとして、液晶パネルの表示面の輝度と両電極基板へ
の印加電圧（信号電圧）との関係を示すグラフである。
ここで、符号Ａは、液晶パネルの温度を４５℃とした場
合のグラフであり、符号Ｂは、液晶パネルの温度を５０
℃とした場合のグラフである。これらによれば、輝度が
５０％（輝度２５０ｃｄ／ｍ² を１００％とする）とな
る印加電圧１．４Ｖで両グラフを比較した場合、グラフ
Ａの場合１２５ｃｄ／ｍ² であり、一方、グラフＢの場
合１６０ｃｄ／ｍ² である。

【０００８】従って、輝度比（１６０／１２５）は約
１．３となり、液晶パネルの温度５０℃の場合の方が、
液晶パネルの温度４５℃の場合に比べ、輝度が約１．３
倍となる。これは、人間の目にとって、十分に、明るさ
のむら、つまり、表示むらとして見えてしまう根拠とな
る。なお、色の差まで含めると、さらに厳しくなる。

【０００９】以上のようなことから、液晶パネルの温度
むらは、その全体において、±２．５℃以内にしなけれ
ば、表示むらをなくすることができないことが分かっ
た。また、液晶パネルの表示面の温度むらの発生は、主
として、管光源の発熱による熱エネルギーが液晶パネル
に伝わることに起因することも明確に分かった。従っ
て、液晶パネルの液晶として反強誘電性液晶を用いる場
合には、リフレクタの構造を管光源や液晶パネルとの関
係において熱を拡散し易い構造とする必要がある。

【００１０】そこで、本発明は、以上のようなことに対
処するため、液晶パネル内の液晶に対し熱による影響を
与えにくい構造の面光源装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題の解決にあた
り、請求項１乃至４に記載の発明によれば、液晶パネル
（１０）の裏面に沿い配置された導光板（２０）と、こ
の導光板の入射端面（２２）に並行に配設した管光源
（３０）と、この管光源に沿い配設されたリフレクタで
あって管光源をその周方向から覆う半円筒部（４０ａ）
及びこの半円筒部の周方向両端部から並行に延出し導光
板をその入射端面側にて挟む両並行部（４０ｂ）を備え
るリフレクタ（４０）とを備える。

【００１２】そして、管光源の軸は、上記入射端面から
半円筒部の断面中心よりも所定距離だけ遠くなる位置に
あり、また、半円筒部の断面直径は導光板の板厚に対応
する上記入射端面の幅に等しいか若しくはそれ以上にな
っている。このように、管光源の軸は、上記入射端面か
ら半円筒部の断面中心よりも所定距離だけ遠くなる位置
にあるから、管光源の軸が従来よりも上記入射端面から
より離れて位置することとなる。

【００１３】これにより、管光源の光の上記入射端面へ
の入射効率が、リフレクタの半円筒部の反射作用のも
と、大幅に向上し得る。従って、液晶パネルへの熱の伝
達も従来に比べて大幅に減少し得る。その結果、液晶パ
ネルの液晶の温度による特性変化を大幅に抑えることが
でき、液晶パネルの温度による表示むらの発生を招くこ
とがない。

【００１４】この場合、上述のごとく、半円筒部の断面
直径は導光板の板厚に対応する上記入射端面の幅に等し
いか若しくはそれ以上になっている。従って、リフレク
タの内部から上記入射端面に入射することなく外部に漏
洩する光も少ない。よって、上記作用効果をより一層向
上できる。ここで、請求項２に記載の発明によれば、上
記入射端面の幅は、管光源の管径の２倍以上である。

【００１５】これにより、リフレクタによる熱拡散性が
良くなって、その熱吸収率を減少させることができ、そ
の結果、リフレクタから液晶パネルに伝わる熱も減少し
得る。よって、請求項１に記載の発明の作用効果をより
一層向上できる。また、請求項３に記載の発明によれ
ば、半円筒部の上記入射端面の幅中央に対応する部分
（４２）が、当該入射端面に並行となっている。

【００１６】これにより、半円筒部から上記入射端面へ
の光の反射効率が改善される。その結果、請求項１又は
２に記載の発明の作用効果をより一層向上できる。ま
た、請求項４及び５に記載の発明によれば、半円筒部の
上記入射端面の幅中央に対応する部分（４３、４４）
が、当該入射端面側に向け凸形状となっている。

【００１７】これにより、半円筒部の反射面積を拡大す
ることとなる。このため、半円筒部による熱の拡散がよ
り一層促進されて、液晶パネルに対する熱の伝達をより
一層抑制できる。ここで、請求項５に記載の発明のよう
に、半円筒部の上記入射端面の幅中央に対応する部分
（４３、４４）の凸形状は、Ｖ字形状であってもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。 （第１実施形態）図１は本発明を適用してなる液晶表示
装置の概略部分断面を示している。この液晶表示装置
は、液晶パネル１０と、面光源装置Ｓとを備えている。

【００１９】面光源装置Ｓは、導光板２０、冷陰極放電
管３０及びリフレクタ４０を備えている。導光板２０
は、その上面２１にて、液晶パネル１０にその裏面に沿
い配設されており、この導光板２０は、その入射端面２
２から冷陰極放電管３０の光を導入して均一な面状光と
して液晶パネル１０にその裏面から入射する。

【００２０】冷陰極放電管３０は、導光板２０の入射端
面２２に沿い配設されており、この冷陰極放電管３０
は、導光板２０の入射端面２２に線状の光を入射する。
リフレクタ４０は、半円筒部４０ａと、この半円筒部４
０ａの両縁から互いに平行に延出する両平行部４０ｂと
を備えている。なお、リフレクタ４０の内表面は反射面
として機能する。

【００２１】両平行部４０ｂは、その各延出端部４１に
て、導光板２０の図１にて図示左端部を挟持するように
して、導光板２０に固着されている。また、半円筒部４
０ａの半円状断面の中心Ｑは、導光板２０の入射端面２
２の幅（導光板２０の板厚方向幅）の中央に対向してい
る。このため、半円筒部４０ａの内表面直径は、入射端
面２２の幅に等しい。これにより、リフレクタ４０が入
射端面２２を覆うこととなり、光の漏洩の防止に有効で
ある。その結果、入射端面２２に対する冷陰極放電管３
０の光の入射効率を高めることができる。なお、半円筒
部４０ａの内表面直径は、入射端面２２の幅以上であっ
てもよい。

【００２２】ここで、冷陰極放電管３０の軸心は、半円
筒部４０ａの中心Ｑよりも、所定の距離Ｌだけ、図１に
て図示左方に位置している。また、冷陰極放電管３０の
軸心は、導光板２０の入射端面２２に直交し中心Ｑを通
る半円筒部４０ａの半径線Ｐ上に位置している。このよ
うに冷陰極放電管３０と液晶パネル１０とを相互に離す
ことで、冷陰極放電管３０の熱を液晶パネル１０に伝わ
りにくくしている。

【００２３】また、冷陰極放電管３０と液晶パネル１０
との間を離すことは、導光板２０の入射端面２２への光
の入射効率の低下の原因となる。このため、導光板２０
の板厚を従来よりも増大し、入射端面２２の幅を、冷陰
極放電管３０の管径の２倍としている。ちなみに、上記
面光源装置において、中心Ｑを通る入射端面２２に平行
な半円筒部４０ａの直径線Ｒ（図１参照）上の輝度に対
する入射端面２２上の輝度の比（以下、輝度比という）
を距離Ｌとの関係にて調べてみたところ、図２にて示す
ようなデータが得られた。なお、図２では、輝度比が
１．０のときが距離Ｌ＝０に対応する。

【００２４】これによれば、距離Ｌ＝２．５ｍｍのと
き、輝度比が１．６５となり、最高値をとることが分か
る。このため、本第１実施形態では、距離Ｌ＝２．５ｍ
ｍと設定してある。また、導光板２０の板厚の冷陰極放
電管３０の管径に対する倍率とリフレクタ４０の熱吸収
率との関係につき調べたところ、図３にて示すデータが
得られた。

【００２５】これによれば、導光板２０の板厚を増大す
ることで、リフレクタ４０の熱吸収率が低下するが、熱
吸収率が約５０％以上となるように、上記倍率を２倍以
上とすればよいことが分かる。このため、本第１実施形
態では、上述のごとく、導光板２０の板厚を冷陰極放電
管３０の管径の２倍とした。なお、上記倍率を２倍以上
とする場合、上限の倍率は、面光源装置全体に要求され
る外形寸法により制限される。

【００２６】また、上記倍率が３乃至５倍の場合、熱吸
収率は殆ど変わらず、導光板２０の板厚も増大しない。
従って、導光板２０の板厚を増大することなく、冷陰極
放電管３０の光の入射端面２２に対する入射効率を向上
させるには、上記倍率を３乃至５倍の範囲内でできるだ
け大きく設定することが望ましい。以上のように構成し
た本第１実施形態においては、リフレクタ４０の両平行
部４０ｂが液晶パネル１０に接触乃至は近接して位置す
るが、冷陰極放電管３０は、上述のごとく距離Ｌとの関
係で、液晶パネル１０から従来よりも離れて位置してい
る。

【００２７】このため、冷陰極放電管３０の熱はリフレ
クタ４０を介し液晶パネル１０に伝わることとなる。ま
た、冷陰極放電管３０の放熱は冷陰極放電管３０を中心
として四方八方に広がり、リフレクタ４０や導光板２０
に伝わる。ここで、導光板２０に到達した熱は導光板２
０の全体に亘り拡散して広がる。しかも、冷陰極放電管
３０と液晶パネル１０との間の距離は、上記距離Ｌとの
関係で、大きい。従って、導光板２０から液晶パネル１
０に伝わる熱は微小である。

【００２８】以上より、液晶パネル１０への熱伝達は、
リフレクタ４０を経由してなされるとみることができ
る。また、リフレクタ４０に入射した光はその一部にて
当該リフレクタ４０により吸収され、残りの光は反射さ
れる。従って、リフレクタ４０への熱伝達を低減するに
は、リフレクタ４０での光の反射回数が少なくかつ当該
光を導光板２０の入射端面２２に向けてできるだけ多く
反射する必要がある。

【００２９】このため、本第１実施形態では、上述のご
とく、リフレクタ４０のうち冷陰極放電管３０に対向す
る部分を、半円筒部４０ａ、即ち、断面半円形状にし、
冷陰極放電管３０を半円筒部４０ａの断面形状の中心Ｑ
よりも距離Ｌだけ半円筒部４０ａ側に配置した。その結
果、冷陰極放電管３０を中心Ｑに配置する場合に比べ
て、冷陰極放電管３０の熱伝達量を約７７％減少させる
ことができる。

【００３０】これに伴い、リフレクタ４０への熱伝達量
も低減できるので、液晶パネル１０への熱伝達量も大幅
に抑制することができる。以上より、液晶パネル１０の
反強誘電性液晶の特性をほぼ一定にすることができ、液
晶パネル１０としての温度による表示むらの発生を有効
に防止できる。また、上記導光板２０への光の入射効率
の増大は、冷陰極放電管３０の輝度を高めることなく、
達成できるから、冷陰極放電管３０の消費電力を増大さ
せる必要もない。従って、冷陰極放電管３０によって光
に変換できない電力が熱エネルギーとして液晶パネルの
反強誘電性液晶に悪影響を及ぼすこともない。

【００３１】（第２実施形態）図４は、本発明の第２実
施形態を示している。この第２実施形態では、上記第１
実施形態にて述べたリフレクタ４０の半円筒部４０ａ
は、その図４にて図示左側部分にて、半径線Ｐに対し対
称的に位置し入射端面２２に平行となる平行部４２を備
えている。

【００３２】これにより、平行部４２による入射端面２
２側への反射光量が増大し、当該入射端面２２における
光の入射効率を上記実施形態の場合よりも向上できる。
また、平行部４２は入射端面２２に平行となっているの
で、リフレクタ４０の導光板２０に対する組み付けも容
易である。その他の構成及び作用効果を上記第１実施形
態と同様である。

【００３３】（第３実施形態）図５は、本発明の第３実
施形態を示している。この第３実施形態では、上記第１
実施形態にて述べたリフレクタ４０の半円筒部４０ａ
は、その図５にて図示左側部分にて、断面半径線Ｐに対
し対称的な横Ｖ字状の屈曲部４３を備えている。

【００３４】これにより、半円筒部４０ａの反射面積を
広くすることができる。よって、冷陰極放電管３０の熱
の拡散性を向上させ得る。その結果、リフレクタ４０か
ら液晶パネル１０への熱伝達率をより一層抑制できる。
その他の構成及び作用効果を上記第１実施形態と同様で
ある。なお、上記第３実施形態において、リフレクタ４
０の半円筒部４０ａに、屈曲部４３に代えて、これを横
Ｖ字状に更に拡大した形状の屈曲部４４（図６参照）を
設ければ、上記第３実施形態の作用効果をより一層促進
できる。

【００３５】なお、本発明の実施にあたり、液晶パネル
１０に用いる液晶は、反強誘電性液晶に限ることなく、
強誘電性液晶等のスメクチック液晶その他の熱の影響を
受け易い液晶を採用してもよい。また、本発明の実施に
あたり、冷陰極放電管３０に代えて、各種の管光源を採
用して実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す要部断面図であ
る。

【図２】図１の直径線Ｒ上の輝度に対する導光板の入射
端面上の輝度の比を距離Ｌとの関係にて示すグラフであ
る。

【図３】図１のリフレクタの熱吸収率と、導光板の板厚
の冷陰極放電管の管径に対する倍率との管径を示すグラ
フである。

【図４】本発明の第２実施形態を示す部分断面図であ
る。

【図５】本発明の第３実施形態を示す部分断面図であ
る。

【図６】上記第３実施形態の変形例を示す部分断面図で
ある。

【図７】従来の液晶パネルの表示面の輝度と印加電圧と
の管径を温度をパラメータとして示すグラフである。

【符号の説明】

１０…液晶パネル、２０…導光板、２２…入射端面、３
０…冷陰極放電管、４０…リフレクタ、４０ａ…半円筒
部、４０ｂ…平行部、４２…平行部、４３、４４…屈曲
部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネル（１０）の裏面に沿い配置さ
   れた導光板（２０）と、 この導光板の入射端面（２２）に並行に配設した管光源
   （３０）と、 この管光源に沿い配設されたリフレクタであって前記管
   光源をその周方向から覆う半円筒部（４０ａ）及びこの
   半円筒部の周方向両端部から並行に延出し前記導光板を
   その入射端面側にて挟む両並行部（４０ｂ）を備えるリ
   フレクタ（４０）とを備えて、 前記管光源の軸は、前記入射端面から前記半円筒部の断
   面中心よりも所定距離だけ遠くなる位置にあり、 前記半円筒部の断面直径は前記導光板の板厚に対応する
   前記入射端面の幅にほぼ等しいか若しくはそれ以上にな
   っている液晶パネル用面光源装置。
2. 【請求項２】 前記入射端面の幅は、前記管光源の管径
   の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の液
   晶パネル用面光源装置。
3. 【請求項３】 前記半円筒部の前記入射端面の幅中央に
   対応する部分（４２）が、当該入射端面に並行となって
   いることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶パネ
   ル用面光源装置。
4. 【請求項４】 前記半円筒部の前記入射端面の幅中央に
   対応する部分（４３、４４）が、当該入射端面側に向け
   凸形状になっていることを特徴とする請求項１又は２に
   記載の液晶パネル用面光源装置。
5. 【請求項５】 前記半円筒部の前記入射端面の幅中央に
   対応する部分の前記凸形状はＶ字形状であることを特徴
   とする請求項４に記載の液晶パネル用面光源装置。