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発明の名称 バックライト装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−48614(P2007−48614A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−232260(P2005−232260)
出願日 平成17年8月10日(2005.8.10)
代理人 【識別番号】100062225
【弁理士】
【氏名又は名称】秋元 輝雄
発明者 大野 雅典
要約 課題
近年、液晶テレビ画面などの大型化が著しく、表示器の裏面に冷陰極放電管の複数本を並べる直下型にせざるを得ないが、直下型は奥行きを深くし且つ本数を増やさないと輝度ムラを生じ易く、よって、コストアップ、大型化の問題を生じている。

解決手段
本発明により、各冷陰極放電管2間に障壁3を設けて区画4を形成すると共に、区画4内で暗くなる部分には、隣接する区画から漏光手段、及び、反射手段を用いて光を補給するバックライト1とすることで、薄型化と本数の低減とを共に可能とし、更には表示品質の向上も可能として課題を解決する。
特許請求の範囲
【請求項1】
複数の線状光源が並列に配置され、前記線状光源の前面側に光を拡散透過する拡散板を備えると共に、前記線状光源の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる拡散板を備えたバックライト装置において、前記反射板には、それぞれの前記線状光源の間に障壁を設けて各前記線状光源毎の区画を形成すると共に、前記障壁の高さを調整することで、隣接する前記線状光源からの直射光を隣の区画へ入射させ、前記区画内に設置された前記線状光源からの光が不足する部分を隣の区画からの入射光により補完し、前記拡散板からの照射輝度を均一化したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項2】
前記隣接する区画に入射する直射光の範囲は、前記線状光源の管径の一部が前記障壁に遮られる半影部を含め、当該の区画が接する側のほぼ半部であることを特徴とする請求項1記載のバックライト装置。
【請求項3】
前記隔壁には、前記線状光源またはその近傍に第一焦点を有し、前記隔壁の頂点の真上方向の前記拡散板近傍に第二焦点を有する楕円曲面が、光量分布調整用として組合わされていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のバックライト装置。
【請求項4】
前記バックライト装置の前記反射板は適宜の拡散性と適宜の反射性とを有する部材で形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載のバックライト装置。
【請求項5】
前記反射板は、白色の樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項4に記載のバックライト装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶テレビなど、比較的に大型の液晶表示器のバックライト装置として使用され、複数の冷陰極放電を箱形のケースに平行に整列して配置した方式としたバックライト用光源の構成に係るものである。
【背景技術】
【0002】
従来のこの種のバックライト装置90(バックライト光源)の構成の例を示すものが図9であり、例えば内側に白色塗装などを行い反射率を向上させた反射板91aにより箱状部91を形成し、内部に複数本の冷陰極放電管92を所定の間隔として取付けておく、尚、この例では箱状部91は外殻部材91bとで間に空間を有する二重構造となっており、前記冷陰極放電管92の取付けられた下方には溝孔91cが設けられている。
【0003】
そして、前記箱状部材91の上方の開口部には拡散板93が取付けられ、さらに、この拡散板93の上方に設置された液晶表示器(図示せず)を透過光で照明する。また、前記冷陰極放電管92の取付けられた下方の溝孔91cには熱伝導性の良いシリコングリス94などが注入され、外気に触れている外殻部材91bに放熱を行っている。
【特許文献1】特開2002−196326号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記した従来のバックライト装置90の構成においては、表示面の全面、即ち拡散板93の全面を均一の明るさにするためには、前記冷陰極放電管92同士の間隔を狭めて、中間に暗いところを生じないようにしなければ成らず、このように冷陰極放電管92の数を増すと、いかに冷陰極放電管92といえども温度上昇は避けられず、発光効率が低下するという問題点を生じている。
【0005】
よって、現実には、前記箱状部材91の深さを深めとし、冷陰極放電管92同士の間隔を適宜に広く取ると共に、それでも生じる光ムラに対しては、拡散板93の背面の、明るく成り勝ちである冷陰極放電管92の直上部分に、黒色など不透明色によりドット印刷95を行い透過率を調整するなどして、均一な明るさの表示を得ている。しかし、コスト及び消費電力を押さえるためには、線状光源同士の間隔を拡げる必要を生じ、これによる光ムラを解消する更なる手段が必要とされている。
【0006】
よって、現状のバックライト装置90においては、冷陰極放電管92の数の低減による不十分な明るさの表示による表示品質の低下、深い箱状部材91によるバックライト装置90全体の大型化、シリコングリス94の注入、ドット印刷95など加工工数の増加によるコストアップ、などの問題を生じ、これらの点の解決が課題とされるものとなっている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、複数の線状光源が並列に配置され、前記線状光源の前面側に光を拡散透過する拡散板を備えると共に、前記線状光源の裏面側に光を前記拡散板方向に反射させる拡散板を備えたバックライト装置において、前記反射板には、それぞれの前記線状光源の間に障壁を設けて各前記線状光源毎の区画を形成すると共に、前記障壁の高さを調整することで、隣接する前記線状光源からの直射光を隣の区画へ入射させ、前記区画内に設置された前記線状光源からの光が不足する部分を隣の区画からの入射光により補完し、前記拡散板からの照射輝度を均一化したことを特徴とするバックライト装置を提供することで、小型化、表示品質の向上、コストダウンなどを可能として課題を解決するものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明により、例えば、液晶テレビ、或いは、コンピュータディスプレイの一層の小型化、表示品質の向上が可能となったことで実用性、性能共に向上するものとなり、更には、コストダウンにより一層に商品性が向上し普及を容易なものとする利点を生じる。即ち、線状光源の数が従来と同じであれば、バックライト装置の厚さを薄くでき、逆にバックライト装置の厚さが同じであれば、従来のものに比べて少ない線状光源の数で同等の機能を達成することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図1に符号1で示すものは、本発明に係るバックライト装置(以下、バックライト1と称する)であり、このバックライト1は基本的には酸化チタンなどを含有することにより白色とされたポリカーボネイト、PET、ABS、シクロオレフィンポリマーなどの樹脂材料により筐体である反射板部1aが形成され、内部に複数の冷陰極放電管2が所定の間隔で、所定の本数が取付けられるようにされている。
【0010】
なお、この反射板1aは本実施形態では、白色の樹脂材料で形成されている例で説明を行うが、内面を白色に着色した金属部材、樹脂部材としても良いものである。さらに、線状光源の例としては、冷陰極放電管の例で説明するが、熱陰極放電管など、いわゆる蛍光ランプを用いることもた可能である。
【0011】
そして、前記バックライト1のそれぞれの冷陰極放電管2が取付けられた中間には、冷陰極放電管2側に突出する障壁3が設けられ、これにより区画4が形成されている。尚、図1でも明らかなように1つの区画には1本の冷陰極放電管2が取付けられているものとされている。また、前記バックライト1の上面には拡散板5が設置され、さらに上方には液晶表示器(図示は省略する)が設けられるものである点は従来例ものと同様である。
【0012】
今、ここで、前記障壁3が拡散板5に達しているときの1つの区画4の冷陰極放電管2単体の照度分布A1の例を示すものが、図2であり、当然に前記冷陰極放電管2の直上が最も明るく、区画4の端に行くほど暗くなる。そして、その明暗の比率は約2.5倍であり、例えば、テレビ画像などの鑑賞に堪えられる値ではない。
【0013】
本発明は、明暗の均一化を図るための第一の手段として、前記障壁3の高さを調整し、冷陰極放電管2からの光を隣の区画4にも配布する。これを、図1を用いて説明すれば、この図1には、3本の冷陰極放電管2が表示されているので、まず、向かって、左の冷陰極放電管を2Lとし、右の冷陰極放電管を2Rとし、中央の冷陰極放電管を2Cとして説明する。
【0014】
ここで、まず、前記障壁3の高さが拡散板5まで達しているとすれば、各区画4は四辺で密接する光学的に独立した構成となり、冷陰極放電管2L、2Rからの光が中央の区画、即ち、冷陰極放電管2Cが設置された区画4に入射することはなく、それぞれに影響を与えることはない。この状態での各区画4の配光H1の状態を示すものが図2である。
【0015】
図2でも明らかなように、上記のように各区画4が独立した状態での配光H1では、冷陰極放電管2の真上の部分がもっとも明るく、そして区画4の端に行くほど明るさは低下するものとなっており、そのときの明暗差は約2.5倍に達するものとなっている。尚、この実施形態では、各冷陰極放電管2の間の距離は40mmとして設定されている。また、反射板1aの反射面側最下点と拡散板5の線状光源拡散板5の線状光源側の距離は、約18mmとされ、この間隔に比べ、線状光源の間隔が広いものとされている。
【0016】
本発明では、まず、第一の手段として、前記障壁3の高さを調整することで、障壁3と拡散板5との間に間隙Dを設け(図1参照)、この間隙Dの量を調整することで、隣に位置する冷陰極放電管2からの光を光量が不足している部分に導入し、1つの区画4内に均一な明るさを実現させようとするものである。
【0017】
ここで、再度、図2を検討してみると、上記にも説明したように、1つの区画4内では、配光H1は、冷陰極放電管2の真上が最大の光量値を示し、左右方向へ移動するほど光量が低下する、いわゆる中高の形状をしている。よって、現実的には、前記冷陰極放電管2の真上の部分には隣接する区画4からの光を配布する必要はなく、左右端の光量が低下する部分を重点的に補強すれば良いものとなる。
【0018】
よって、本発明では、原則的には、ある区画4に対して、左側に接する区画4からは、左側の半部には左に寄るほど大量の光を供給し、右側に接する区画4からは右に寄るほど大量の光が供給できるようにすれば、供給を受ける区画4の光量は図2に示した山形が補償され、均一化する方向に向かうものとなる。
【0019】
上記のように隣接する区画から光の供給を受けるためには、例えば、左側に接する区画4との境界に設ける間隔Dの幅と位置とを調整し、光の供給を受ける側の区画4の中心よりも右側反部に光が到達しないようにすれば良く、同様に、右側に接する区画4との境界に設ける間隔Dは左側半部に光が到達しないようにすれば良い。
【0020】
このときに、光の供給を受ける側の中心近傍では、前記冷陰極放電管2が所定の管径を有するもので、前記障壁3の先端により遮られる範囲が異なる半影部Sを生じて、前記冷陰極放電管2の全関係により照射される光量よりも少ないものとなる。この半影部Sは、前記冷陰極放電管2から離れるに従い、前記障壁3により前記冷陰極管の遮られる範囲が増えるので、光量が徐々に減少するものとなる。
【0021】
上記にも説明したように、区画4の中心部分は、充分な光量が配布されている部分であるので、例え、この半影部Sが中心部分と重なることがあっても、実用上に支障を生じるほどの影響は生じないが、上記半影部S以外の部分は中心部分と重複しないことが好ましい。
【0022】
図3は、上記に説明したように間隙Dを形成したときの左側の区画4から入射する配光HLの形状の1つの例を示したものであり、図4は同様に形成した右側の区画4から入射する配光HRの1つの例を示したものである。そして、図5は、図2の配光H1に前記配光HLと配光HRとを加算した配光H2を示すものである。
【0023】
ここで、配光H1と配光H2とを比較してみると、双方とも中心の光量が多い、略中高状であることは変わりないが、更に精査してみると、配光H1は、光量の最大値と最小値との差が略2.5倍であったのに対し、配光H2では、約1.5倍と、明るさの均一化に相応の効果が現れていることが認められる。
【0024】
本発明では、上記に説明した第一の均一化手段に加えて、第二の均一化手段を組み合わせるものであり、この第二の均一化手段にも前記障壁3を利用する。即ち、第一の均一化手段においては、障壁3と拡散板5との間隔Dにより、隣設する区画4からの光を不足する部分へ補強することで、行うものであった。
【0025】
ここで、図1により障壁3の作用を検討してみると、この障壁3は隣接する区画に補給する光量を確保するための間隔Dが要求されるものであり、即ち、頂点3aの存在する位置のみが要求されているものであって、前記頂点3aを底面3bに接続、保持するための側面3cは、白色樹脂による反射板を用いた場合、実質的には特に作用は期待されていない。
【0026】
本発明は、この点に着目し、前記側面3cも利用して更なる均一化を実現しようとするものであり、ここで、図1に示した、第一の均一化手段を施した配光H2においても、未だに区画4の中央部が明るい傾向は残っており、完全なバックライト1としては十分な性能を有するとはいえない。
【0027】
そこで、本発明では、図6に示すように、前記障壁3の側面3cを、前記冷陰極放電管2又はその近傍を第一焦点とし、前記障壁3の頂点3aの真上方向の拡散板5近傍を第二焦点とする楕円状の一部分の形状として形成するものであり、すなわち、楕円面は、その長軸Zを前記冷陰極放電管2の軸と平行移動させる状態として、必要部分、即ち、障壁3の頂点3aから平坦面である底面3bまでに至り帯状に形成される。
【0028】
なお、前記楕円面の第二焦点の位置を前記障壁3の頂点3aの真上方向の拡散板5近傍としているが、これは、この位置を上下左右に多少移動させることにより、光の照射特性、および、範囲の調整が可能であるため、本発明では、これも含むことを意味するものである。
【0029】
尚、障壁3は冷陰極放電管2の両側に存在するので、その両側共に形成され、そして、前記区画4は密着状態で隣接するものであるので、前記障壁3は表裏が楕円面で形成されるものとなる。本実施例では、反射板1aを白色樹脂により形成しており、線状光源からの光の対し拡散させる作用を多く含むものとなっているため、焦点への光の集中が少ないものとなるので、例えば、を形成する金型を磨くなどして、反射板1aの正反射成分を高いものとすれば、焦点への光を多くすることができる。また、反射板が内面などに着色した金属部材、樹脂部材を用いる場合みは、例えば、粒子の細かい白色塗料などで塗装すればよい。
【0030】
図7は上記のようにして形成された楕円面状の側面3cを有する障壁3を備えた1つの区画4における配光HOの状態を示すものであり、予定したとおりに両端の障壁3の位置で最大の光量が得られるものとなっている。そして図8に示すものが、図5に示した第一の均一化手段を施した区画4と組み合わせた最終の配光H3である。
【0031】
この際、頂点3aは前記楕円の形状(焦点距離)および長軸Zの傾斜により、高さ位置の調整が可能であり、この高さの調整により半影部Sの位置が隣の光源の真上までになるようにする。また、楕円系状である側面3cと平坦面である底面3bとは適宜な曲線で結び、この境界により輝度ムラを生じることがないようにしても良いものである。
【0032】
このように2種類の均一化手段を組み合わせたことで、光量差は図にも示すように、区画4の中央部で約11、区画の端部で約10と、実質的には均一といえる範囲に収まり、実用に十分耐えるものとすることが可能となった。尚、例えば、楕円面による補正が効き過ぎるなどの場合には、障壁3の側面3cの一部を楕円面で形成し、他の部分は直線で形成するなどは自由である。
【0033】
以上のように、本発明により隣接する区画4からの光を、不足する部分に配布する第一の方法と、障壁3の側面3cを楕円面で形成して必要部分に第二焦点を設定し集中的に光を配布する第二の方法とを組合わせて、バックライト1を形成したことで、第一には、全面に均一な光量の得られるものとして、バックライト1の性能向上を可能とする。
【0034】
また、第二には、上記の構成としたことで、冷陰極放電管2間の距離を従来以上に離しても明るさの均一性が保てるバックライト1の形成が可能となり、加えて、均一化を行う際に、バックライト1の厚みが薄い状態で実施が可能となり、液晶表示器全体の小型化も可能とし、これにより、コストダウンも可能とする。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明に係るバックライト装置における第一の光量均一化手段を示す略示的な断面図である。
【図2】それぞれの冷陰極放電管を収納する区画を独立させたときの配光特性の例を示すグラフである。
【図3】区画間の隔壁の頂点と拡散板間に間隙を設け隣接する区画に漏れる光の強度を左側に接する区画からの漏光で示すグラフである。
【図4】区画間の隔壁の頂点と拡散板間に間隙を設け隣接する区画に漏れる光の強度を右側に接する区画からの漏光で示すグラフである。
【図5】第一の光量均一化手段により得られる照明光の形状を示すグラフである。
【図6】本発明に係るバックライト装置における第二の光量均一化手段を示す略示的な断面図である。
【図7】第二の光量均一化手段による配光特性の例を示すグラフである。
【図8】第一の光量均一化手段と第二の光量均一化手段とを加算した状態で示す本発明に係るバックライト装置における配光特性を示すグラフである。
【図9】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0036】
1…バックライト装置
1a…反射板
2、2C、2L、2R…冷陰極放電管
3…障壁
3a…頂点
3b…底面
3c…側面
4…区画
5…拡散板
D…障壁と拡散板との間隔




 

 


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