| 【発明の名称】 |
面状照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山本 浩一
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| 【要約】 |
【課題】輝度ムラがなくしかも高い正面輝度の面状照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】蛍光管１５を所定の平面上に沿って互いに平行に配するとともに、その背面側に断面が波形の反射板１２を配し、蛍光管１５の前面側には拡散板１７を配し、拡散板１７の前面側にはプリズムの延びる方向が蛍光管１５の軸線方向と平行になるようにプリズムシート１８を配したものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】所定の平面上に沿って互いに平行に配列されている複数の線状光源と、前記線状光源の前方において前記所定の平面とほぼ平行に配されている拡散板と、前記拡散板の前方において溝と突条とが前記線状光源の軸線方向とほぼ平行になるように前記所定の平面とほぼ平行に配されているプリズムシートと、を具備する面状照明装置。
【請求項２】前記線状光源の背面側に反射板が配されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】前記反射板が前記線状光源の長さ方向に延びる凹部と凸部とを交互に形成して成り、前記凹部の前方に前記線状光源が位置することを特徴とする請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項４】前記拡散板の光の透過率が５０〜７５％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項５】前記拡散板を透過した光の前記所定の平面上の前記線状光源の軸線方向と直交する方向の輝度ムラが５〜４０％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項６】前記プリズムシートのプリズムのピッチが前記線状光源の直径の１／１０〜１／２００の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項７】所定の平面上に沿って互いに平行に複数本の線状光源を配列して成り、前記線状光源の背面側に反射板を配するとともに、前記線状光源の前面側に拡散板を配して成る面状照明装置において、前記反射板が凹凸を有するとともに凹部の前方に前記線状光源が位置するようになし、しかも前記反射板としてヘイズの低い拡散板を用い、前記反射板の前面側にプリズムの方向が前記線状光源の方向とほぼ一致するようにプリズムシートを配したことを特徴とする面状照明装置。
【請求項８】前記反射板の断面形状が波形であることを特徴とする請求項７に記載の面状照明装置。
【請求項９】透過型パネル状表示装置の背面側に配されることを特徴とする請求項７に記載の面状照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面状照明装置に係り、とくに透過型パネル状表示装置の照明手段として用いて好適な面状照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】透過型の液晶表示装置においては、例えば特開平８−３０４６０７号公報に開示されているように、背面側から照明手段によって照明を行なうことを要する。図９はこのような照明装置として用いられるバックライトの一例を示している。このバックライトはサイドエッジ式のバックライトである。このバックライトは、アクリル板から成る導光板１の上側のエッジより入射するようにＵ字型反射板２の内部に蛍光管３を配し、この蛍光管３からの光が導光板１の中を伝わりながらこの導光板１の背面側の傾斜面と背面側反射板４の反射によって、導光板１の前面に出射されるようにしたものである。導光板１の前面側にはこの導光板１や反射板４による輝度ムラをなくすために、拡散シート５が配されている。
【０００３】さらにその上には、２枚のプリズムシート７、８が配されている。これらのプリズムシート７、８はそれらの突条の方向、すなわちプリズムの方向が互いに直交するようになっている。これは一方のプリズムシート８だけでは一方向に拡散している光のみしか前面に集光できないために、２枚目のプリズムシート７によって１枚目のプリズムシート８で集光できなかった方向、すなわち図では左右の方向に拡散している光を前面に集光することによって、総ての方向に拡散している光を前面に集光し、高い表面輝度を得るためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなプリズムシート７、８を前面側に組合わせたバックライトは、少ない電力で高い正面輝度を得ることができる反面、回りに拡散した光を前面に集光しているために視野角が非常に狭くなる。ところがこのようなバックライトは液晶ディスプレイの照明手段として用いられており、視野角が狭くても省電力と高い正面輝度を要求されるとくにノートパソコンに多く用いられるために、視野角が大きく問題になることはなかった。
【０００５】ところがプラズマアドレス液晶ディスプレイにおいては、従来の小型液晶ディスプレイとは異なって、カラーテレビジョン受像機の用途に用いられ、あるいはまた公共施設等のモニタや個人ユースの壁掛けテレビ等にも利用されるようになっている。このようなパネル型表示装置の場合には、視野角も重要な要素になってきた。このためにとくに大型液晶ディスプレイ用のバックライトとしては、高視野角であってしかも高輝度のものが求められるようになっている。
【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、高視野角であってしかも高輝度の面状照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定の平面上に沿って互いに平行に配列されている複数の線状光源と、前記線状光源の前方において前記所定の平面とほぼ平行に配されている拡散板と、前記拡散板の前方において溝と突条とが前記線状光源の軸線方向とほぼ平行になるように前記所定の平面とほぼ平行に配されているプリズムシートと、を具備する面状照明装置に関するものである。
【０００８】前記線状光源の背面側に反射板が配されていてよい。また前記反射板が前記線状光源の長さ方向に延びる凹部と凸部とを交互に形成して成り、前記凹部の前方に前記線状光源が位置するものであってよい。
【０００９】前記拡散板の光の透過率が５０〜７５％、より好ましくは５５〜６０％の範囲内であることが好ましい。また前記拡散板を透過した光の前記所定の平面上の前記線状光源の軸線方向と直交する方向の輝度ムラが５〜４０％、より好ましくは１０〜３０％の範囲内であってよい。また前記プリズムシートのプリズムのピッチが前記線状光源の直径の１／１０〜１／２００の範囲内、より好ましくは１／２０〜１／１００の範囲内であってよい。
【００１０】別の主たる発明は、所定の平面上に沿って互いに平行に複数本の線状光源を配列して成り、前記線状光源の背面側に反射板を配するとともに、前記線状光源の前面側に拡散板を配して成る面状照明装置において、前記反射板が凹凸を有するとともに凹部の前方に前記線状光源が位置するようになし、しかも前記反射板としてヘイズの低い拡散板を用い、前記反射板の前面側にプリズムの方向が前記線状光源の方向とほぼ一致するようにプリズムシートを配したことを特徴とする面状照明装置に関するものである。
【００１１】前記反射板の断面形状が波形であってよい。また透過型パネル状表示装置の背面側にこの面状照明装置が配されてよい。
【００１２】本発明の好ましい態様は、光源として複数本の円筒状の蛍光管が用いられるとともに、これらの蛍光管が所定の平面上に沿って互いに平行に配列され、蛍光管に対してその背面側には断面が波形の反射板が配されるとともに、上記蛍光管の前面側には光を拡散する拡散板が配され、さらにこの拡散板の前面側にプリズムシートが配されるようにした面状照明装置に関するものである。ここでとくに蛍光管の前面側に配される拡散板として輝度ムラが５〜４０％の範囲内、より好ましくは１０〜３０％の範囲内のヘイズが低く、透過率の高い拡散板が用いられる。またこの拡散板の前面側に配されるプリズムシートは、そのプリズムの延びる方向が蛍光管の長さ方向と平行になるように配列され、このようなプリズムシートによって輝度ムラを軽減するようにしている。
【００１３】このような面状照明装置によれば、高い正面輝度が得られるようになり、とくに大型のプラズマアドレス液晶ディスプレイパネルのバックライトとして用いて好適である。さらにこのような面状照明装置は、高輝度な直下式面光源を用いた看板や左右に視野角が必要であってしかも高輝度を要する公共施設等の大型の案内板における面光源に用いて好適なものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態に係る面状照明装置が用いられているプラズマアドレス液晶ディスプレイ装置を示している。この表示装置は偏平な横長のケース１１を備え、このケース１１の内側であってその背面側の部分には反射板１２が配されている。反射板１２はその断面形状がほぼ波形をなしている。そしてこのような反射板１２の前面側に複数本の蛍光管１５が配されている。これらの蛍光管１５は上記反射板１２の波形の凹部の部分にほぼ対応して配されている。
【００１５】ケース１１の前面側開口１６を閉じるようにケース１１の前面側に拡散板１７が取付けられている。そしてこの拡散板１７のさらに前面側にはプリズムシート１８が配されている。このプリズムシート１８はその前面側に形成されている断面が２等辺３角形のプリズムが上記蛍光管１５の軸線方向、すなわち横方向に延びるように配されている。なおこのプリズムシート１８は押えフレーム１９によって押えられている。
【００１６】上記プリズムシート１８に対してその前面側に液晶表示パネル２２が配されている。この液晶表示パネル２２は例えばプラズマアドレス液晶ディスプレイから構成されている。そしてこのようなパネル２２はその周縁部を支軸枠２３によって支持された状態でケース１１に支持されている。
【００１７】図２はとくに液晶表示パネル２２を拡大して示したものであって、この液晶表示パネル２２はプラズマ基板ガラス２７を備えるとともに、このプラズマ基板ガラス２７の表面上の所定の位置には電極２８が形成されている。そして電極２８によって挟まれるように前面側に突出するリブ２９がプラズマ基板ガラス２７上に設けられ、このようなリブ２９によって絶縁体３０と液晶３１と、カラーフィルタガラス３２の３層構造のパネルが取付けられている。
【００１８】このようにプラズマ表示パネル２２は基板ガラス２７上に電極２８が存在し、この電極２８の電気抵抗等の制限からニッケル等が使われ、このために電極２８はバックライトからの光を遮断することになる。これによってパネル２２の光透過率がＴＦＴ方式の液晶パネルよりも低くなる。
【００１９】さらにプラズマアドレス液晶ディスプレイパネル２２は、プラズマチャンネルを区切るためにリブ２９を備えている。このリブ２９は横方向に一直線になった壁面を構成しており、このためにこのパネル２２を正面から見ると、窓に取付けたブラインドのような存在になる。従って液晶表示パネル２２の背面側から入射してくる照明光３５、３６の内、光３５は前面側に透過するものの、光３６はリブ２９によって遮光され、正面に出射されない。このような理由から光の利用効率が低くなる。このためにプラズマアドレス液晶表示パネル２２においては、バックライトからの光を前面側に向くように絞ることが、正面輝度の高輝度化と光の高利用効率による省電力化にとって重要となる。
【００２０】このような液晶表示パネル２２が図１に示すようにバックライトと組合わされて表示装置が構成される。これからの大型の液晶ディスプレイの場合には、その使用用途によって高輝度が求められる。とくにプラズマアドレス液晶表示パネルはＴＦＴ方式等の液晶パネルに比べると上述の如くバックライトの透過率が低いために、プラズマアドレス液晶表示パネル２２用のバックライトでは多量の光量が必要になり、光源となる蛍光管１５の本数が増える。このために脇に数本の蛍光管１５しか配置できない図９に示すようなサイドエッジ方式のバックライトよりも、図１に示すような直接型のバックライトが好まれることになる。
【００２１】ここでは蛍光管１５からの光がその背面側に配された反射板１２によって反射されるようになっており、蛍光管１５からの直接光と反射板１２による反射光とが拡散板１７に導かれて拡散される。そしてこのような拡散板１７から前方に出た光がプリズムシート１８によって正面に集光され、これによって光の利用効率の向上を図るようにしている。
【００２２】プリズムシート１８は図３に示すように、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂から成り、その表面に細かな断面が２等辺３角形のプリズムが所定のピッチで加工されたシート材である。このシート材１８に溝のない裏側から光を入射すると、図４に示すように、ある範囲の角度で斜めに入射された光は、このプリズムシートのプリズム部分の屈折によって溝のある表面より、このシート１８の面に対してほぼ直角に近い角度で出射される。すなわちプリズムシート１８を用いることによって、その溝と直角な方向に拡散している光を図４に示すように前面側に向けて集光することにより、正面輝度を上昇させることができる。
【００２３】図５はこのようなプリズムシート１８の作用をモデル的に示したものである。拡散板１７の背面側に直接蛍光管１５を配するようにしたバックライトの場合には、蛍光管１５の前面側の部分が非常に明るくなるとともに、隣接する蛍光管１５間の隙間の部分では比較的暗くなる。従って光を拡散させてこの輝度ムラをなくすように拡散材が混入されたアクリル板またはシート状の拡散板１７が蛍光管１５の前面に配置される。ここでプラズマアドレス液晶ディスプレイパネル２２のバックライトにように、一方向にのみ、例えば上下方向の光を正面に集光するために、１枚のプリズムシート１８がそのプリズムの延びる方向を蛍光管１５の長さ方向と平行に並べた状態で配置される。
【００２４】拡散板１７のヘイズが小さくて透過率が高い場合には、蛍光管１５からの光がほとんど拡散板１７を真直ぐに突抜けてくると考えられ、蛍光管１５から正面に真直ぐでる光は、そのままプリズムシート１８を通過して正面に出射される。
【００２５】実際にはプリズムシート１８のプリズムのピッチが蛍光管１５の直径に比べて非常に小さく、通常蛍光管１５の直径の１／２０〜１／１００の範囲内に設定される。蛍光管１５からあまり角度がつかずに正面出射する光は、プリズムシート１８のプリズムの頂点に向ってほとんど真直ぐに入光するために、図５に示すようなモデルで考えても差し支えがない。
【００２６】ここで蛍光管１５の間の部分と対応する位置へ向う斜めの光はプリズムシート１８に対して斜めに入光されるために、プリズムシート１８内において斜めに屈折されて正面に向って出射される。このことから蛍光管１５間の部分における正面輝度が上げられる。これはプリズムシート１８が蛍光管１５上と蛍光管１５間の輝度ムラを軽減する作用をもっていることに他ならない。
【００２７】図６はこのようなプリズムシート１８を用いたバックライトの視野角による左右方向の輝度特性を示している。図６から明らかなように、プリズムシート１８によって左右方向にはフラットな特性を得ることが可能になる。これに対して上下方向については、図７に示すように正面に絞った輝度特性が得られており、プリズムが横方向に延びたプリズムシート１８を１枚使うことで効率よく正面輝度をあげて表示パネル２２のリブ２９による遮光の影響のない左右方向に広い視野角が得られた面光源を得るようにしている。とくに本実施の形態は、図１に示すような直接型の面光源において、高い正面輝度を得られるように蛍光管１５の配置方向とプリズムシート１８のプリズムの方向とを規制するようにしたものである。
【００２８】図１に示すような構成の面光源においては、ヘイズが低くて透過率の低い拡散板１７を用いて、図８中ｃに示すように拡散板１７上の正面輝度に蛍光管１５上と蛍光管１５間に数パーセントの輝度ムラが存在する場合においても、プリズムシート１８を透過後の正面輝度ムラが図８中ｄに示すようになくなる。プリズムシート１８のプリズムのピッチとプリズムの頂点の角度にもよるが、プリズムシート１８の透過後の輝度ムラを２〜５％に抑えられるために、拡散板１７上での輝度ムラが５〜４０％、より好ましくは１０〜３０％のムラになるようなヘイズと透過率の拡散板１７を用いることが好ましい。
【００２９】ここで比較のために図１において蛍光管１５が紙面に垂直方向ではなく、その軸線が上下方向、すなわち高さ方向に縦に配列された面光源を考える。この場合に蛍光管１５から出射する光は、横方向、すなわち蛍光管１５の軸線方向と直角な方向に拡がり、上下方向にはほとんど拡がらない。そしてプリズムシート１８はそのプリズムの方向が紙面に直角な方向に延びるように配置されているために、横方向の輝度ムラを軽減する作用はない。従ってプリズムシート１８を透過後の最終的な輝度ムラをなくすには、拡散板１７を透過した後における輝度ムラをなくしておかなければならず、ヘイズの大きい透過率の低い拡散板１７を用いなければならない。
【００３０】発明者の実験結果によれば、蛍光管１５の直径が８ｍｍで、蛍光管１５の軸間距離、すなわちピッチが３５ｍｍで、プリズムの頂点のピッチが０．１５ｍｍのプリズムシート１８を用いた前後方向の厚さが４０ｍｍの面光源から成るユニットにおいて、プリズムシート１８を透過した後の輝度ムラが発生しないためには透過率が５５〜６０％の拡散板１７を用いなければならない。
【００３１】これに対して蛍光管１５を図１に示すように横方向に、すなわち紙面に垂直な方向に配列した場合には、プリズムシート１８に縦方向のムラを軽減する作用があるために、透過率が６５〜７０％の拡散板１７でプリズムシート１８の透過後におけるムラの発生は見られなかった。
【００３２】このような輝度の変化をグラフにすると図７のようになる。蛍光管１５を縦方向に配列した場合には、ａのように拡散板１７上で完全にムラを消さなければならず、蛍光管１５を横に配列した場合には、ｃのように拡散板１７上で輝度ムラがあるもののａより高い輝度になる。ここで同じプリズムシート１８を配置した場合に、プリズムシート１８を透過後のそれぞれの輝度はｂ、ｄのようになり、プリズムシート１８のプリズムの延びる方向に合わせて蛍光管１５を横に配列した場合にはｄに示すようにｂに比べて約１割高い輝度が得られている。
【００３３】このように本実施の形態によれば、蛍光管１５の方向とプリズムシート１７のプリズムの方向とを一致させることによって、プリズムシート１８がもつ輝度ムラを減少させる機能を利用することによって、多少輝度ムラがでる透過率の高い拡散板１７を用いて高い正面輝度を得ることが可能になる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明は、所定の平面上に沿って互いに平行に配列されている複数の線状光源と、線状光源の前方において所定の平面とほぼ平行に配されている拡散板と、拡散板の前方において溝と突条とが線状光源の軸線方向とほぼ平行になるように所定の平面とほぼ平行に配されているプリズムシートと、を具備するようにした面状照明装置に関するものである。
【００３５】従って本発明によれば、線状光源の長さ方向と直交する方向における輝度ムラを溝と突条とが線状光源の軸線方向と平行になるように配されているプリズムシートによって抑えられることになる。
【００３６】線状光源の背面側に反射板が配されている構成によれば、この反射板によって線状光源から背面側にでた光が前方に反射されるようになり、光の利用率が改善される。
【００３７】反射板が線状光源の長さ方向に延びる凹部と凸部とを交互に形成して成り、凹部の前方に線状光源が位置するようにした構成によれば、線状光源から背面側へ出射した光がとくに凹部の部分において反射されるようになる。
【００３８】拡散板の光の透過率が５０〜７５％の範囲内である構成によれば、高い正面輝度が得られるようになる。
【００３９】拡散板を透過した光の所定の平面上の線状光源の軸線方向と直交する方向の輝度ムラが５〜４０％の範囲内である構成によれば、この範囲内の輝度ムラをプリズムシートによって吸収することが可能になる。
【００４０】プリズムシートのプリズムのピッチが線状光源の直径の１／１０〜１／２００の範囲内である構成によれば、線状光源からの斜めの光をプリスムシートによってほぼ前方に屈折させることが可能になる。
【００４１】別の発明は、所定の平面上に沿って互いに平行に複数本の線状光源を配列して成り、線状光源の背面側に反射板を配するとともに、線状光源の前面側に拡散板を配して成る面状照明装置において、反射板が凹凸を有するとともに凹部の前方に線状光源が位置するようになし、しかも反射板としてヘイズの低い拡散板を用い、反射板の前面側にプリズムの方向が線状光源の方向とほぼ一致するようにプリズムシートを配したものである。
【００４２】このような構成によれば、ヘイズの低い拡散板によって高い正面輝度を得ることが可能になるとともに、線状光源の配列方向と直交する方向の輝度ムラをプリズムシートによって吸収することが可能になり、均一な光を前方に向って照射する面状照明装置が提供される。
【００４３】反射板の断面形状が波形である構成によれば、このような波形の反射板によって線状光源から背面側への光が前方へ反射される。
【００４４】透過型パネル状表示装置の背面側に配されるようにした構成によれば、このような透過型パネル状表示装置を背面側から高い輝度で照明することが可能になる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１８５
【氏名又は名称】ソニー株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年７月９日（１９９８．７．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７８１４５
【弁理士】
【氏名又は名称】松村 修
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３０５１５（Ｐ２０００−３０５１５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１月２８日（２０００．１．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１９４０８９ |
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