JPH05150236A - 液晶用照明装置 - Google Patents

液晶用照明装置

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JPH05150236A
JPH05150236A JP3312496A JP31249691A JPH05150236A JP H05150236 A JPH05150236 A JP H05150236A JP 3312496 A JP3312496 A JP 3312496A JP 31249691 A JP31249691 A JP 31249691A JP H05150236 A JPH05150236 A JP H05150236A
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JP
Japan
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plate
light source
tubular light
liquid crystal
reflector
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JP3312496A
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English (en)
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Masao Obata
雅夫 小羽田
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光利用効率を上げて表面輝度を高める。 【構成】 複数の管状光源12の間に、中間反射体16
を前方へ突出させ、拡散板14の一部を中間反射体16
に近づける。 【効果】 管状光源12から中間反射体16を介して拡
散板14に照射される光の到達距離を小とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バツクライト付き液晶
用照明装置に関するものであり、例えば大型カラー液晶
デイスプレイに使用される液晶用照明装置に係る。
【0002】
【従来の技術】近年、ラツプトツプ型パソコン等の表示
装置として、薄型のバツクライト機構を有する液晶表示
装置が多く用いられている。
【0003】現在、これらの照明装置(バツクライト)
は、図6の如く、液晶表示板1の直下(後方)に複数個
の冷陰極管や熱陰極管等の管状光源2を配し、それらの
複数個の管状光源2の前方に光量調整用フイルム3(ラ
イテイングカーテン)と、光拡散性機能を有する拡散板
4とを順次設けた、いわゆる直下型バツクライトシステ
ムが、特にカラーLCDユニツトの高輝度対応のシステ
ムとして多く用いられている。
【0004】なお、図中5は管状光源2から後方に照射
された光を前方へ反射させる反射ケースである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記直下型
バツクライト方式の液晶用照明装置では、配した複数個
の管状光源2の間の中央直上前方での拡散板4の表面輝
度が最も輝度として低くなり、光量調整用フイルム3で
拡散板4上の輝度を均一化しようとした場合に、この最
も低い管状光源2の間の中央の輝度に平滑化されてしま
う。これは、最も輝度の高い管状光源2の直上部におけ
る拡散板4の表面輝度は、光量調整用フイルム3に形成
された網点状のドツトパターンによつて強制的に最も輝
度の低い管状光源2の間の中央部直上の拡散板4の表面
輝度に平滑化されることによる。
【0006】そのため、光の利用効率が低下し、特に、
近年益々要望されつつある低消費電力化対応の最適なバ
ツクライトシステムと言えず、また、特にカラーLCD
ユニツトで要求される高輝度達成の立場から問題であ
る。
【0007】本発明は、上記課題に鑑み、光利用効率を
上げ拡散板上の輝度向上を実現し得る液晶用照明装置の
提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、図1〜5の如く、液晶表示板11を後方
から照明する管状光源12と、該管状光源12から後方
への照明光を液晶表示板11側へ反射させる反射板13
と、前記管状光源12の前方に配され管状光源12から
の直達光および前記反射板13からの反射光を液晶表示
板11に拡散する拡散板14と、該拡散板14への光量
を均一化する光量調整体15とを備え、前記管状光源1
2は複数個配され、前記反射板13の隣合う管状光源1
2の間の中間位置に、管状光源12からの側方への光を
液晶表示板11側へ反射させる中間反射体16が前方へ
突出形成され、前記拡散板14の隣合う管状光源12の
間の中間位置に対応する部分17は、前記中間反射体1
6に近接するよう後退されたものである。
【0009】本発明請求項2による課題解決手段は、請
求項1記載の液晶用照明装置において、管状光源12の
中心と拡散板14との距離をL、管状光源12の直径を
D、隣合う管状光源12の中心間の距離をP、拡散板1
4の中間位置17での後退寸法をF、前記中間反射体1
6の頂部16aが前記管状光源12の中心からP/2の
距離に配されているとき、中間反射体16の頂部16a
と拡散板14との離間距離Qは次式が成立するよう設定
されたものである。
【0010】
【数2】
【0011】本発明請求項3による課題解決手段は、図
3,5の如く、請求項1記載の管状光源12は、液晶表
示板11の有効表示領域L外に設けられ、管状光源から
有効表示領域L外に向かう光を有効表示領域Lへ反射さ
せる光源反射体21が設けられたものである。
【0012】
【作用】本発明請求項1,2による課題解決手段におい
て、管状光源12からの前方への光は直接、管状光源1
2からの後方への光は反射板13にて反射された後、光
量調整体15にて前方に均一に配光され、さらに拡散板
14にて拡散されて液晶表示板11を後方から照射す
る。また、管状光源12の側方への光は中間反射体16
にて液晶表示板11側へ反射される。この場合、中間反
射体16を前方へ突出して形成し、しかも隣合う管状光
源12の間の中間位置上部に対応する拡散板14の一部
17を後退させているので、管状光源12から中間反射
体16を経て拡散板14に至るまでの到達距離を小さく
できる。
【0013】本発明請求項3によると、管状光源12か
ら有効表示領域L外に向かつた光を有効表示領域L側へ
反射させて、間接的に液晶表示板11を照射する。そう
すると、従来管状光源12の直上部に対応する拡散板1
4上で発生していたランプすじを防止できる。
【0014】
【実施例】
(第一実施例)図1は本発明の第一実施例を示す液晶用
照明装置の断面図、図2は液晶用照明装置の要部拡大断
面図である。図示のように、本実施例の液晶用照明装置
は、液晶表示板11を後方から照明する管状光源12
と、該管状光源12からの後方への照射光を液晶表示板
11側へ反射させる反射板13と、前記管状光源12の
前方に配され管状光源12からの直達光および前記反射
板13からの反射光を液晶表示板11に拡散する拡散板
14と、該拡散板14への光量を均一化する光量調整体
15を備え、前記管状光源12は複数個配され、前記反
射板13の隣合う管状光源12の間の中間位置に、管状
光源12からの側方への光を液晶表示板11側へ反射さ
せる中間反射体16が前方へ突出形成され、前記拡散板
14の隣合う管状光源12の間の中間位置に対応する部
分に、曲面状の凹部17が形成されたものである。
【0015】前記管状光源12は、直径6.5mmの冷
陰極管が等間隔に四本並んで使用されている。
【0016】前記反射板13は、図1の如く、反射率9
0%の金属板が用いられている。該反射板13の側壁1
3aは、管状光源12からの光を前方に反射するよう傾
斜して形成されている。
【0017】前記拡散板14は、例えば乳白色の半透明
アクリルを用いて長方形の平板状に形成され、表示板の
後方に表示板と平行に配される。
【0018】前記光量調整体15は、188μmのポリ
エチレンテレフタレート(PET)シートの上に、前記
管状光源12の取り付け位置にあわせてアルミニウム蒸
着によりドツトパターンを形成したフイルム状のライテ
イングカーテンである。
【0019】前記中間反射体16は、前記反射板13の
一部が夫々一対の傾斜面を有して山形に折曲形成された
ものである。
【0020】該中間反射体16の頂部16aは、管状光
源12の中心と拡散板14との距離がL、管状光源12
の直径がD、隣合う管状光源12の中心間の距離がP、
拡散板14の中間位置17での後退寸法がFのとき、前
記管状光源12の中心から水平距離にしてP/2だけ離
間した位置に配され、中間反射体16の頂部16aと拡
散板14との離間距離Qは、次式が成り立つよう設定さ
れている。
【0021】
【数3】
【0022】なお、図中Hは、反射板13と拡散板14
との離間距離を示している。
【0023】ここで、(1)式は、管状光源12の水平
方向のランプ出射光を有効に利用し、その結果、光利用
効率を向上させるよう設定されたものである。
【0024】ここで、ある管状光源12aから隣合う管
状光源12bの接線方向へ出射される光線Aについて考
える。
【0025】図2において、横軸をx、縦軸をy、原点
を(0,0)とすると、正接定理により、一般に、 y−tan(90°−θ)・x=0 となる。したがつて、図2中、隣合う管状光源12bの
中心から(P,O)光線Aのy軸方向への距離bは、 b=tan(90°−θ)・P……(2) また、光線Aと管状光源12の管面との接点Mから管状
光源12の中心までの距離、すなわち、管状光源12の
半径D/2は、
【0026】
【数4】
【0027】となる。(2),(3)式より、次の
(4)式および(5)式を導くことができる。
【0028】
【数5】
【0029】ここで、(5)式にx=P/2を代入する
ことにより、凹部17の深さ寸法Fを考慮すれば、中間
反射体16の頂部16aと拡散板14の凹部17との離
間距離Qを、(1)式のように導くことができる。これ
により、図2の如く、拡散板14の凹部17から離間距
離Qにある頂部16aをかすめて管状光源12の中心か
ら隣合う管状光源12の接線方向に至る光線Aよりも前
方に照射された光は、拡散板14またはその凹部17に
直接到達し、その光線Aよりも後方に照射された光のう
ち隣合う管状光源12同士で照射し合うだけだつた光
は、中間反射体16によつて前方向へ反射されるよう構
成される。
【0030】前記凹部17は拡散板14の一部、すなわ
ち、隣合う管状光源12の間の中間位置に対応する部分
が断面円弧状の曲面とされたものである。これにより、
拡散板14と前記中間反射体16との離間距離はさらに
短くなり、光路短縮による輝度向上を達成できる。
【0031】なお、拡散板14の曲面形状に伴い、前記
光量調整体15も同様の形状とされている。
【0032】上記構成の液晶用照明装置において、使用
時に管状光源12を発光させると、管状光源12からの
前方への光は直接、管状光源12からの後方への光は反
射板13にて一旦反射された後、光量調整体15にて前
方に均一に配光され、さらに拡散板14にて拡散されて
表示板を後方から照射する。
【0033】このとき、各管状光源12の側方への光
は、図1の如く、中間反射体16にて液晶表示板11側
へ反射される。
【0034】ここで、この中間反射体16での反射にお
ける光学的な考え方について説明する。
【0035】管状光源12からの出射光の拡散板14の
表面(裏面)照度E(lx)は、一般に、次の通りであ
る。
【0036】E・Z=Kn・(Iθ/d)・cosθ…(6) ここで、 Kn:ランプ有効長/ランプ表面から拡散板裏面までの
距離 Iθ:管状管状光源1m当たりのθ方向への光度(c
d) θ:鉛直角 d:管状管状光源の表面から被照射点(拡散板裏面)ま
での距離(m) Z:ランプ有効長(m) なお、本実施例では、ランプ有効長Z=0.24m(φ
6.5mm)を使用し、Kn=0.78とした。
【0037】また、図1の如く、管状光源12からの反
射板13および中間反射体16による反射光線Bについ
ては、管状光源12の表面輝度R=8000(cd/
2)、直径D=0.0065(m)として、管状光源
12の光度Iθの総計エネルギー=8000×0.00
65=52(cd)とし、管状光源12の表面からの反射
光成分は、管状光源12の表面を点管状光源の集合に分
割して、管状光源12の点管状光源あたりの法線方向の
光度Iθを、 Iθ=R・2πD/(分割数) としており、管状光源12の管面から中間反射体16ま
での距離d1、および中間反射体16から拡散板14の
裏面までの距離d2をもとに、拡散板14の裏面照度E0
を(7)式のように概算できる。
【0038】 E0={Iθ/(d1+d22}ρ …(7) (ρ:反射板13および中間反射体16の反射率=0.
9)そのため、管状光源12の表面から出射した光が反
射板により反射され拡散板14の表面(裏面)まで到達
する距離、すなわちd1+d2を小さくすることで、
(7)の式に基づいて、拡散板14の裏面照度E0を大
にすることが可能となる。
【0039】したがつて、傾斜した中間反射体16を管
状光源間に配して反射板13よりも前方へ突出させ、し
かも、拡散板14の隣合う管状光源12の間の中間位置
に対応する部分に凹部17を形成することにより、d1
+d2を小さくすれば、拡散板14の管状光源間の裏面
照度E0を大とすることができる。
【0040】また、管状光源12の中心と拡散板14と
の距離がL、管状光源12の直径がD、隣合う管状光源
12の中心間の距離がPであり、前記中間反射体16の
頂部16aが前記管状光源12の中心からP/2の距離
に等距離に配されているとき、中間反射体16の頂部1
6aと拡散板14の凹部17との離間距離Qは、
【0041】
【数6】
【0042】となるよう設定しているので、拡散板14
の凹部17から離間距離Qにある頂部16aをかすめて
管状光源12の中心から隣合う管状光源12の接線方向
に至る光線Aよりも後方に照射された光のうち、従来、
複数の管状光源12同士の間で照射し合うだけで拡散板
14の表面輝度として有効に利用できなかつた光を液晶
表示板11側へ反射させることができる。
【0043】そして、この光は、管状光源12の斜め前
方向を中心に照射され、拡散板14の輝度が最も低い部
分、すなわち凹部17の輝度アツプに寄与する。したが
つて、拡散板14の輝度を全体的に向上させることがで
きる。
【0044】(第二実施例)図3は本発明の第二実施例
を示す液晶用照明装置の断面図である。
【0045】本実施例の液晶用照明装置は、管状光源1
2が液晶表示板11の有効表示領域L外に設けられ、管
状光源12から有効表示領域L外に向かう光を有効表示
領域Lへ反射させるC字形の金属製光源反射体21が設
けられたものである。なお、図中、22は光散乱物質で
あり、端部を密に、中央部を粗に形成するのが望まし
い。また、23はプラスチツクシヤーシである。
【0046】本実施例によつても、第一実施例と同様の
効果を奏するだけでなく、光源12が有効表示領域Lに
間接的に照射するため、ランプすじをなくして輝度むら
を軽減できる。
【0047】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
【0048】例えば、第一実施例では、中間反射体16
は一対の傾斜面を有する山形に形成されていたが、図4
のように湾曲して形成されていてもよく、管状光源12
から出射する光の方向に対する光度によつて、中間反射
体16および凹部17の形状を決定できることは言うま
でもない。
【0049】また、第二実施例では、単に反射板13に
中間反射体16を突出形成し、拡散板14に凹部17を
形成していたが、図5のように、拡散板14を傾斜させ
た一対の楔形の照明装置をその尖端部24を突き合わせ
るように隣接配置し、その尖端部24を中間反射体16
の頂部16aや凹部17として利用してもよい。なお、
図5中25は拡散板14を支持する支持体である。
【0050】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項1,2によると、反射板の隣合う管状光源の中間位
置に、管状光源からの側方への光を液晶表示板側へ反射
させる中間反射体を設け、しかも、拡散板の隣合う管状
光源の間の中間位置に対応する部分を後退させているの
で、管状光源から拡散板までの光の到達距離をさらに小
さくでき、拡散板上照度が大となり、上記の反射板の形
状とあいまつて、高輝度対応にバツクライトシステムを
実現でき、その効果は多大なものとなる。
【0051】ひいては、量産時の歩留り向上、コスト低
減につながりその効果は多大なものである。
【0052】請求項3によると、照明面のランプすじの
発生を防止でき、輝度むらの軽減による表示品位の向上
を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第一実施例を示す液晶用照明装
置の断面図である。
【図2】図2は液晶用照明装置の要部拡大図である。
【図3】図3は本発明の第二実施例を示す液晶用照明装
置の断面図である。
【図4】図4は本発明の他の実施例を示す液晶用照明装
置の断面図である。
【図5】図5は本発明の他の実施例を示す液晶用照明装
置の断面図である。
【図6】図6は従来の液晶用照明装置の断面図である。
【符号の説明】
11 液晶表示板 12 管状光源 13 反射板 14 拡散板 15 光量調整体 16 中間反射体 21 光源反射体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶表示板を後方から照明する管状光源
    と、該管状光源から後方への照明光を液晶表示板側へ反
    射させる反射板と、前記管状光源の前方に配され管状光
    源からの直達光および前記反射板からの反射光を液晶表
    示板に拡散する拡散板と、該拡散板への光量を均一化す
    る光量調整体とを備え、前記管状光源は複数個配され、
    前記反射板の隣合う管状光源の間の中間位置に、管状光
    源からの側方への光を液晶表示板側へ反射させる中間反
    射体が前方へ突出形成され、前記拡散板の隣合う管状光
    源の間の中間位置に対応する部分は、前記中間反射体に
    近接するよう後退されたことを特徴とする液晶用照明装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液晶用照明装置におい
    て、管状光源の中心と拡散板との距離をL、管状光源の
    直径をD、隣合う管状光源の中心間の距離をP、拡散板
    の中間位置での後退寸法をF、前記中間反射体の頂部が
    前記管状光源の中心からP/2の距離に配されていると
    き、中間反射体の頂部と拡散板との離間距離Qは次式が
    成立するよう設定されたことを特徴とする液晶用照明装
    置。 【数1】
  3. 【請求項3】 請求項1記載の管状光源は、液晶表示板
    の有効表示領域外に設けられ、管状光源から有効表示領
    域外に向かう光を有効表示領域へ反射させる光源反射体
    が設けられたことを特徴とする液晶用照明装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040003713A (ko) * 2002-07-03 2004-01-13 삼성전자주식회사 백라이트 어셈블리 및 이를 이용한 액정표시장치
WO2004059374A1 (en) * 2002-12-30 2004-07-15 Quanta Display Inc. Backlight device
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