JP4147776B2

JP4147776B2 - 液晶ディスプレイ用バックライト

Info

Publication number: JP4147776B2
Application number: JP2002024039A
Authority: JP
Inventors: 隆志谷口; 光人小林; 洋樹酒本; 淳也美田; 祐樹村岡; 聡早野; 昭男谷繁; 充松本; 徹之石田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2003222864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示画面の背後に複数本の蛍光管を並べて構成される液晶ディスプレイ用バックライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、液晶ディスプレイは、パーソナルコンピュータやテレビモニタ等の表示装置として広く使用されている。最近は、明るい表示画面を得るために透過型液晶ディスプレイの背面にバックライトを設置して表示を行うことが多くなっている。特に、カラー表示の場合には、液晶パネルにカラーフィルタを用いるため、フィルタを多く用いることによって光透過率が低下するのでバックライトの使用が必須である。そして、近年、液晶ディスプレイに対する軽さや薄さ等の向上といった要求によって、バックライトとしてもより薄くて、よりコンパクトで明るく、均一でムラのない照明が得られるものが求められている。
【０００３】
従来、バックライトの構成としては、大別して２種類に分類され、そのうちの１つは、表示画面の背面に複数本の蛍光管を並べた直下型、他の１つは、導光板の側面に蛍光管を配置したエッジライト型である。図４はそのような従来の液晶ディスプレイ用バックライトの基本的構成の概略を示す断面図であり、図４（ａ）は直下型バックライト、図４（ｂ）はエッジライト型バックライトである。
【０００４】
図４（ａ）に示す直下型バックライトは、液晶パネル部１の背後に設置されており、並置された複数本の蛍光管４と、これらの蛍光管４を収納するハウジング３と、ハウジング３の開口部全体を覆うように配置された拡散板２とから成っている。ハウジング３は、板状の金属（ＳＵＳやＡｌ等）を折曲して成り、断面形状が略コの字状になっている。ハウジング３の内面には、蛍光管４からの光を反射する反射シートが貼付されている。拡散板２は、透光性の樹脂（アクリルやポリカーボネイト等）に二酸化チタンや炭酸カルシウム等の微粒子を含有して成り、板厚は２〜３ｍｍ程度であり、蛍光管４から発生した直接光と反射シートによって反射された反射光を、含有する微粒子が散乱することによって光を拡散する機能を有する。拡散板２のこの光の拡散機能によって、均一で明暗のムラのない照明が得られるようになっている。なお、明暗のムラのない照明にするためには、各蛍光管４の間の距離Ｗは２５〜３０ｍｍ程度に設定するのがよい。
【０００５】
図４（ｂ）に示すエッジライト型バックライトは、四角形状の導光板５の側面の１つに、１本（もしくは数本）の蛍光管６を側面に沿って配置して成る。この側面に配置された蛍光管６の周面を取り囲むように、ランプリフレクタ７が導光板５の側端部に取り付けられているとともに、導光板５の背面には反射シートが取り付けられている。一方、導光板５の前面には、プリズムレンズ、拡散シート等のシート類が取り付けられている。なお、この図において液晶パネル部は省略されている。導光板５は、アクリル等の透光性の樹脂から成っているとともに、内面には凹凸から成るトラップ８が多数設けられている。蛍光管６からの直接光とランプリフレクタ７からの反射光とが導光板５の側面から導光板内に入射すると、入射した光が導光板内において反射を繰り返して、導光板全体に光が行き渡るとともに、このトラップ８によって光が乱反射（もしくは屈折）されることで導光板５の前面から前方に向けて光が取り出される。なお、導光板５の背面側に漏れ出た光は反射シートによって反射されて導光板内に戻される。この機能によって導光板５の前面から取り出された光は、拡散シートによって拡散された後プリズムレンズによって導光板５の前方に向けて光が揃えられて放射される。これによって、均一でムラのない照明が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の液晶ディスプレイ用バックライトでは、より明るい表示画面を得ることは困難であるといった問題があった。前述したような直下型バックライトの場合には、より明るい表示画面を得るために、例えば、並置される蛍光管の数を増やすことが考えられるが、そのために各蛍光管の間の距離を短くすると、各蛍光管から光とともに発生する熱によってハウジング内の温度が上がり、このため、蛍光管のエネルギー変換効率が下がってしまい、かえって蛍光管の輝度が低下するといった問題があった。
【０００７】
また、エッジライト型バックライトの場合には、導光板の側面に配置される蛍光管の数が表示画面の大きさによらず限られているため、もともと表示画面の輝度は高くなく、より明るい表示画面を得るために蛍光管の数を増やすと、バックライト部の厚みが厚くなってしまったり、前述した直下型の場合と同様に、各蛍光管の放熱による温度上昇によって効率が低下してしまうといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、効率が良くてより明るい表示画面が得られる液晶ディスプレイ用バックライトを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による液晶ディスプレイ用バックライトは、並置された複数本の第１の蛍光管と、この複数本の第１の蛍光管を収納するハウジングと、前記ハウジングの開口部を覆うように配置された導光板と、この導光板の側面に配置された第２の蛍光管と、この導光板の背面に配置された光拡散性を有する樹脂板とから成り、第1の蛍光管と第２の蛍光管からの光を同時に導光板の前面側へ供給するとともに、前記光拡散性を有する樹脂板には、前記第 1 の蛍光管と平行に、光を反射するパターンが設けられ、このパターンは、前記樹脂板を前面側から見た時に互いに隣接する第１の蛍光管のほぼ中間に位置することを特徴としている。
【００１０】
そして、前記導光板の背面に光拡散性を有する樹脂板を配置したり、前記導光板の背面に半透過性フィルムを配置することを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、導光板の背面に並置された複数本の蛍光管と側面に配置された蛍光管との双方の光を用いるので、背面の蛍光管のみで同等の光を得ようとする場合に比べて、各蛍光管の間の距離が長くなり、また、第１、２の蛍光管を組み合わせることで輝度ムラが抑えられるため、各蛍光管の間の距離を長くすることができるので、放熱による温度上昇を抑えることができる。このため、蛍光管の効率が良くなり良好な輝度が得られるので、より明るい照明を得ることができる。
【００１２】
なお、前記樹脂板に光を反射するパターンを第１の蛍光管と平行に設け、前記樹脂板を前面側から見た時にこのパターンが互いに隣接する第１の蛍光管のほぼ中間に位置するようにしたり、前記半透過性フィルムに光を透過する第１領域と光を減光又は遮光する第２領域とを設け、第１の蛍光管と対向する位置に前記第２領域を配置するようにすると、照明のムラの解消に効果的である。また、前記導光板の背面上に凹凸からなるトラップが設けられているのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態である液晶ディスプレイ用バックライトの断面図である。図１に示すように、本実施形態では、バックライト本体１０は、並置された複数本の第１の蛍光管１３と、これらの蛍光管１３を収納するハウジング１２と、ハウジング１２の開口部全体を覆うように配置された導光板１１と、そして、導光板１１の両側面に側面に沿って配置された各１本の第２の蛍光管１４と、ランプリフレクタ１５とから成っている。
【００１４】
ハウジング１２は、板状の金属（ＳＵＳやＡｌ等）を折曲して成り、断面形状が略コの字状になっているとともに、ハウジング１２の内面には、蛍光管１３からの光を反射する反射シートが貼付されている。ランプリフレクタ１５は、導光板１１の側面に配置された蛍光管１４の周面を取り囲むように、導光板１１の両側端部にそれぞれ取り付けられている。導光板１１は、アクリル等の透光性の樹脂から成っているとともに、背面側内面上には凹凸から成るトラップ１６が多数設けられている。なお、導光板１１の前面には、プリズムレンズ、拡散シート等のシート類が取り付けられており、また、蛍光管１４は、蛍光管１３と平行になっている。
【００１５】
このバックライトでは、導光板１１の背面に並置された各蛍光管１３と導光板１１の両側面に配置された蛍光管１４との双方の光を用いるので、どちらか一方のみを用いる場合に比べて、より明るい照明が得られる。
【００１６】
さらに、本実施形態では、導光板１１の背面に、光拡散性を有する樹脂板（アクリルやポリカーボネイト等から成り、二酸化チタンや炭酸カルシウム等の微粒子を含有）１７を導光板１１に当接して配置しており、この樹脂板１７と導光板１１を挟み込むようにランプリフレクタ１５が取り付けられている。
【００１７】
このとき、導光板１１の背面に並置された各蛍光管１３の周面から放射状に発生した光は、その一部がハウジング１２内面に貼付された反射シートによって反射され、各蛍光管１３からの直接光と反射シートからの反射光は、ハウジング１２の開口部から樹脂板１７内に入射すると、樹脂板内に含まれる微粒子によって散乱される。この樹脂板１７の光拡散性によって光は樹脂板内において十分に拡散された後、前方に向けて放射される。一方、導光板１１の側面に配置された蛍光管１４の周面から放射状に発生した光は、その一部が周面を取り囲むように導光板１１の側端部に取り付けられたランプリフレクタ１５によって反射され、蛍光管１４からの直接光とランプリフレクタ１５からの反射光は、導光板１１における蛍光管１４と対向する側面から導光板内に入射するとともに、導光板内で反射を繰り返して導光板全体に行き渡り、導光板１１の背面に設けられたトラップ１６によって乱反射することで、導光板１１の前面から光が取り出されて前方に向けて放射される。なお、トラップ１６により屈折して導光板１１の背面側から漏れ出た光は、ハウジング１２内面の反射シートによって反射されて導光板内に戻される。そして、これらの光は、拡散シートによって拡散された後プリズムレンズによって前方に向けて揃えられる。
【００１８】
このようにすると、導光板１１の背面に並置された各蛍光管１３と導光板１１の両側面に配置された蛍光管１４との双方の光を用いるので、導光板の背面の蛍光管のみで同等の光を得ようとした場合の各蛍光管の間の距離Ｗ（図４（ａ）参照）に比べて、各蛍光管１３の間の距離Ｗ’が長くなる。また、従来の直下型のものは、背後にある蛍光管の存在が目立ってしまうといった輝度ムラを防止するために距離Ｗを長くすることができなかったが、本実施形態では、エッジライト型と組み合わせることによって輝度ムラが出にくいために、距離Ｗ’を長くすることができる。つまり各蛍光管１３を約３０ｍｍ以上離して配置することができる。このため、ハウジング１２内の放熱性が良くなり、各蛍光管から発生する熱による温度上昇を抑えることができる。これによって、エネルギー変換効率の良い状態で蛍光管を発光させることができ良好な輝度が得られるので、より明るい照明を得ることができるとともに、均一で明暗のムラのない照明を得ることができる。
【００１９】
なお、トラップを導光板の背面側のみに設けることは、前面側にも設けるのと比べて、導光板の前面全体から効率良く光が取り出されるためのトラップの配置に対する設計が容易であるとともに、明暗のムラが目立たなくて良い。
【００２０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図２は第２の実施形態である液晶ディスプレイ用バックライトの要部断面図である。この図に示す第２の実施形態では、バックライト本体３０の導光板３１の背面に、光拡散性を有する樹脂板に代えて、半透過性フィルム３７を導光板３１に当接して配置しており、この半透過性フィルム３７と導光板３１を挟み込むようにランプリフレクタ３５が取り付けられている。更に、並置された蛍光管３３に対向する半透過性フィルム３７の面上には、各蛍光管３３と対向する位置Ｘに蛍光管３３に沿って通過する光を減光又は遮光する第２領域に相当するパターン３８がそれぞれ印刷して設けられ、パターン３８のない部分は光がそのままの通過する第１領域になる。これらの点が、図１の第１の実施形態と異なっている。なお、その他の構成及び作用効果については前述した第１の実施形態と同様である。
【００２１】
この半透過性フィルム３７は、樹脂フィルムに銀等を薄く蒸着して成り、背面側の各蛍光管３３からの光を前方に向けて透過させるとともに、その光の一部を背面側に反射させるといったハーフミラー機能を有している。また、パターン３８は、印刷材に含まれている微粒子によって光を散乱させることで各蛍光管３３からの光を拡散する機能を有している。
【００２２】
このとき、バックライト本体３０の前面において、各蛍光管３３の真上に位置する部分は蛍光管３３からの距離が近いために明るくなるとともに、各蛍光管３３の間に位置する部分は距離が遠いので暗くなる。そのために明暗の輝度ムラが目立ってしまうのを、蛍光管３３の真上の位置Ｘにパターン３８を設けたことで、蛍光管３３からの光のうち真上へと向かう透過光を拡散によって減光し、そして、パターン３８によって拡散された光などを各蛍光管３３の間の暗い部分へと向かわせることによって、明暗の輝度ムラが効果的に解消される。これによって、均一でムラがなく、より明るい照明が得られる。
【００２３】
図３は第３の実施形態の要部断面図である。この図に示す第３の実施形態では、バックライト本体４０の光拡散性を有する樹脂板４７の前面上に、光を反射する凹凸から成るパターン４８を、導光板４１の背面の蛍光管４３に平行に設けており、このパターン４８が互いに隣り合う各蛍光管４３のほぼ中間の位置Ｙにある点が、第１の実施形態と異なっている。なお、その他の構成及び作用効果については第１の実施形態と同様である。
【００２４】
各蛍光管４３の間の距離Ｗ’が長くなり間隔が広くなると、各蛍光管４３の間の部分の輝度が低下し、輝度ムラが目立つようになってくるが、各蛍光管４３の間の部分の位置Ｙにパターン４８を設けたことで、導光板４１の側面の蛍光管４４からの光のうち導光板背面のトラップ４６によって導光板４１の背面側に漏れ出た光が、パターン４８によって乱反射されて前方に向けて放射されるので、この部分の輝度が向上し、輝度がバックライト本体４０の前面において均一になり明暗のムラが解消される。またパターン４８により各蛍光管４３からの光を反射することで、この光をパターン４８のない部分に向かわせることができ、蛍光管４３からの光を有効活用できる。
【００２５】
なお、これまで、導光板の側面に配置される蛍光管について、導光板の両側面に蛍光管をそれぞれ１本ずつ配置する例を取り上げたが、四角形状の導光板の１つの側面にのみ蛍光管を配置するものや、２〜４つの側面にそれぞれ配置するもの、１つの側面に数本の蛍光管を配置するものであっても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明の液晶ディスプレイ用バックライトは、導光板の背面と側面に蛍光管を配置し、また、導光板の背面に光拡散性を有する樹脂板を配置したり、半透過性フィルムを配置したことによって、背面側の各蛍光管の間の距離を長くすることができて放熱性が良くなり、蛍光管の温度上昇を抑えることができるため、蛍光管の効率が良くなって良好な輝度が得られるので、より明るい表示画面を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である液晶ディスプレイ用バックライトの断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態の要部断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態の要部断面図。
【図４】従来の液晶ディスプレイ用バックライトの断面図。
【符号の説明】
１０、３０、４０バックライト
１１、３１、４１導光板
１２、３２、４２ハウジング
１３、３３、４３第１の蛍光管
１４、３４、４４第２の蛍光管
１６、３６、４６トラップ
３７半透過性フィルム
３８、４８パターン
４７樹脂板

Claims

並置された複数本の第１の蛍光管と、この複数本の第１の蛍光管を収納するハウジングと、前記ハウジングの開口部を覆うように配置された導光板と、この導光板の側面に配置された第２の蛍光管と、この導光板の背面に配置された光拡散性を有する樹脂板とから成り、第1の蛍光管と第2の蛍光管からの光を同時に導光板の前面側へ供給するとともに、前記光拡散性を有する樹脂板には、前記第 1 の蛍光管と平行に、光を反射するパターンが設けられ、このパターンは、前記樹脂板を前面側から見た時に互いに隣接する第１の蛍光管のほぼ中間に位置することを特徴とする液晶ディスプレイ用バックライト。
前記導光板の背面に半透過性フィルムを配置したことを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ用バックライト。
前記半透過性フィルムは光を透過する第１領域と光を減光又は遮光する第２領域とを有し、第１の蛍光管と対向する位置に前記第２領域を配置したことを特徴とする請求項２に記載の液晶ディスプレイ用バックライト。
前記導光板の背面上に凹凸から成るトラップを設けていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイ用バックライト。
第１の蛍光管の間隔が約３０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイ用バックライト。