| 【発明の名称】 |
平面カラー発光装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】有竹 康郎
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| 【要約】 |
【課題】電流値を高めずに、反射鏡の一番奥側に位置する光源の光量を増やすことができる平面カラー発光装置を提供する。
【解決手段】反射鏡３における奥側の内面を、導光板２の面方向Ａで断面Ｖ字状になる２つの平らな反射面３ａで形成した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 １枚の導光板の一端面に該一端面側に開口した断面形状の反射鏡を設けると共に、該反射鏡内に順次周期的にパルス発光する３原色の独立した光源を導光板の面方向に並べて配置した平面カラー発光装置であって、前記反射鏡における奥側の内面を、導光板の面方向で断面Ｖ字状になる２つの平らな反射面で形成したことを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項２】 請求項１記載の平面カラー発光装置であって、反射鏡内に配置された３つの光源のうち、最も導光板に近い光源が、透明ガラス管で製造された希ガス放電管であることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項３】 請求項２記載の平面カラー発光装置であって、希ガス放電管がネオン管であることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項４】 請求項２又は請求項３記載の平面カラー発光装置であって、希ガス放電管が赤（Ｒ）光源であることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面カラー発光装置であって、導光板の裏面に網点がドットパターンで設けられ、該網点の面密度が光量の減衰する範囲ほど増大していることを特徴とする平面カラー発光装置。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の平面カラー発光装置であって、導光板の表面に光の拡散手段を設けたことを特徴とする平面カラー発光装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶又は写真フィルム等のバックライトとして使用される平面カラー発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器やテレビ等の家電のディスプレイに、カラー液晶表示装置が使用されている。この種のカラー液晶表示装置として、ＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置が広く知られている。すなわち、３原色（Ｒ・Ｇ・Ｂ）に対応したカラーフィルタと、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を備えたカラー液晶セルに、白色光源のバックライトを組み合わせ、各カラーフィルタに対応する液晶をドライブ回路により開いて光を透過させて、Ｒ・Ｇ・Ｂの組み合わせによるモザイク混色が得られる構造になっている。
【０００３】このようなＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置は鮮明なフルカラー画像が得られる反面、各画素（液晶セル）にカラーフィルタと薄膜トランジスターが必要なため、液晶セルの製造に非常に微細な加工が要求されると共に、カラーバランス調整が困難であるなどの問題点もある。
【０００４】そこで、最近では、カラーフィルタや薄膜トランジスターを必要としないモノクロ液晶セルに３原色バックライトを組み合わせたカラーフィルタレスのカラー液晶表示装置が提案されている（例えば、特開平７−２８１６４７号公報参照）。すなわち、３原色の光源を順次周期的にパルス発光させ、その発光する色と同タイミングで液晶を開くことにより、Ｒ・Ｇ・Ｂの組み合わせによる残像混色が得られるようになっている。
【０００５】そして、この種のカラー液晶表示装置で使用されるバックライトとしては、一般に、１枚の導光板の一端面に、該一端面側に開口した断面Ｕ字状の反射鏡を設け、その反射鏡内にＲ・Ｇ・Ｂの３つの光源を並べて配置した構造になっている。このような配置構造にしたことにより、特に反射鏡の一番奥側に位置する３番目の光源は、手前の２つの光源が邪魔になり、導光板側へ導入される光量が減少する。そのため、この３番目の光源は、他の光源で遮られても必要な光量が得られるように、他の光源よりも電流値を特別に高め、３番目の光源自体から最初に発せられる光量を予め増やしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の技術にあっては、３番目の光源の電流値を特別に高めていたため、その光源の寿命が他の光源よりも短くなり、光源の交換頻度が高まる。従って、コストの面及び利用性の面で不利になる。また、光源の電流値を高めると、光源の熱量も増大して、周辺部材にも熱影響を与えることになり、周辺部材の経時劣化も早くなる。
【０００７】この発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、電流値を高めずに、反射鏡の一番奥側に位置する光源の光量を増やすことができる平面カラー発光装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、１枚の導光板の一端面に該一端面側に開口した断面形状の反射鏡を設けると共に、該反射鏡内に順次周期的にパルス発光する３原色の独立した光源を導光板の面方向に並べて配置した平面カラー発光装置であって、前記反射鏡における奥側の内面を、導光板の面方向で断面Ｖ字状になる２つの平らな反射面で形成した。
【０００９】請求項１記載の発明によれば、反射鏡における奥側の内面を、導光板の面方向で断面Ｖ字状になる２つの平らな反射面で形成したため、一番奥の３番目に位置する光源から奥側に発せられた光は、この２つの反射面により、あまり散乱することなく、まとまった状態で、２番目の光源と反射鏡の内面との隙間に向けて反射され、そのまま導光板へ導くことができる。この３番目の光源から奥側に発せられる光は、従来の断面Ｕ字状の反射鏡では散乱して導光板側へ導くことができなかったため、この奥側に発せられる光を導光板側へ導入できるようになった分だけ、３番面の光源の光量が増すことになる。このように、反射鏡の形状の変更により、３番目の光源の光量を増すことができるため、光源の電流値を高める必要がなくなり、光源の寿命を長くすることができる。
【００１０】請求項２記載の発明は、反射鏡内に配置された３つの光源のうち、最も導光板に近い光源が、透明ガラス管で製造された希ガス放電管である。
【００１１】請求項２記載の発明によれば、最も導光板に近い１番目の光源が、透明ガラス管で製造された希ガス放電管であるため、２番目及び３番目の光源からの光が遮られにくく、２番目及び３番目の光源から導光板内への光の導入量が増加し、光源の光利用効率が向上する。
【００１２】請求項３記載の発明は、希ガス放電管がネオン管である。
【００１３】請求項３記載の発明によれば、希ガス放電管がネオン管で、成形が簡単であるため、他の種類の光源（例えば、冷陰極管）と径を容易に合わせることができる。
【００１４】請求項４記載の発明は、希ガス放電管が赤（Ｒ）光源である。
【００１５】請求項４記載の発明によれば、白色バランスで最も高い光量比率が必要とされる赤（Ｒ）光源を１番目に配置したため、赤（Ｒ）光源からの光は他の光源に邪魔されず、大光量で導光板内に導入される。従って、バランス調整のために、他の光源の光量を、赤（Ｒ）光源に合わせて制限する必要がなく、バックライト全体の輝度が向上する。
【００１６】請求項５記載の発明は、導光板の裏面に網点がドットパターンで設けられ、該網点の面密度が光量の減衰する範囲ほど増大している。
【００１７】請求項５記載の発明によれば、導光板の裏面に設けられた網点の面密度が、光量の減衰する範囲ほど増大しているため、輝度が減衰しやすい範囲での反射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。
【００１８】請求項６記載の発明は、導光板の表面に光の拡散手段を設けた。
【００１９】請求項６記載の発明によれば、導光板の表面側から照射された光は、拡散手段により拡散されて散乱光となるため、光源自体や網点の模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２１】図１及び図２は、カラー液晶表示装置に使用されるバックライト１を示しており、その表面側には、図示せぬ液晶セルが設けられている。この液晶セルは、２枚のガラス基板の間に液晶（ＳＴＮ）を封入し、その液晶をマトリックス状に配置した透明導電膜（ＩＴＯ膜）を介してＯＮ−ＯＦＦする既知のものである。この液晶セルは、モノクロ用で良く、カラーフィルタや薄膜トランジスターが不要なため、構造が簡単である。
【００２２】そして、バックライト１は、１枚の導光板２と、反射鏡３と、３つの光源４、５、６と、拡散シート（拡散手段）７と、網点（ドットパターン）８と、反射シート９とから構成されている。尚、網点８は、本来ほとんど厚みのないものであるが、図では分かり易くするために厚みをもたせて図示してある。
【００２３】導光板２は、六面が平滑透明面である透明性の合成樹脂の板又は成形品を用いることができる。透明性の合成樹脂としては、アクリル板、ポリエステル板、塩化ビニル板等が好適である。導光板２の一端面（光入射面）の断面積（即ち、厚み）は、光源４、５、６から有効に光を導入する重要な要因であり、厚い程効率が良く、多くの光量を導光板２内に入射できるが、厚すぎるとスペースをとり、電子機器の軽量小型化に反するし、光のロスにもつながる。この実施形態のバックライト１は、導光板２が１枚で済むため、構造簡単で装置の小型化・薄型化を図る上で有利である。
【００２４】導光板２の裏面に印刷されているのが白の網点８である。網点８は、光を散乱させるためのものであり、高拡散率を有するフィラーを有機樹脂に混合したインクをドット状に印刷したものである。この網点８は、光源４、５、６及び反射シート９から遠くなるほど（中央位置に近づくほど）、面密度が増大しており、輝度の均一化に寄与している。
【００２５】反射鏡３は、導光板２の一端面に取付けられている。この反射鏡３は、一端面側に開口した断面湾曲形状をしており、奥側の内面は、導光板２の面方向Ａで断面Ｖ字状になる２つの平らな反射面３ａで形成されている。この反射鏡３の内面は、全て光源４、５、６からの光を効率良く導光板２の中に導入し、外部に漏らさないようにするために、高反射率を有する銀鏡面又は白色面となっている。
【００２６】光源４、５、６は、Ｒ用及びＢ用としては冷陰極管を用い、Ｒ用としては「希ガス放電管」としてのネオン（Ｎｅ）管を用いた。そして、Ｒ光源４を最も導光板２に近い１番目に配置し、Ｇ光源５を２番目に配置し、Ｂ光源６を最も奥側の３番目に配置した。Ｒ光源４のネオン管は、成形容易で、冷陰極管と略同径の光源を形成することができ、反射鏡３内への配置が容易である。Ｇ光源５及びＢ光源６は、冷陰極管の内面に塗布した蛍光体自体が発光して赤及び青の純色が表示されるもので、カラーフィルタが不要である。また、この光源４、５、６は、一定のパルス周期で連続点灯するもので、光シャッター等も不要である。
【００２７】白色調整する上で最も輝度が要求されるＧ光源４が、１番目に配置されているため、Ｒ光源４からの光は他の光源５、６に邪魔されず、大光量で導光板２内に導入される。従って、バランス調整のために、他の光源５、６の光量を、Ｒ光源４に合わせて制限する必要がなく、バックライト１全体の輝度が向上する。
【００２８】反射シート９は、白色の高反射率材料のシートであり、アルミニウムや銀等の金属膜を蒸着等により付着させたものである。アルミ、銀等の金属テープを側面に接着しても良い。
【００２９】導光板２の表面から照射される光は、拡散シート７を透過する。拡散シート７を通過する光は表面の微小な凹凸・梨地状により散乱光となるため、光源４、５、６自体や網点８の模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。
【００３０】次ぎに、このバックライト１の作用を説明する。各光源４、５、６は、パルス波形のデューティが１／３に設定され、他の色との同時点灯を避けている。このようにして、光源４、５、６から発生した色光は、直接或いは反射鏡３で反射して、導光板２の端面より導光板２内へ入射される。導光板２内に入った光は、網点８に当たり散乱することで、導光板２の表面側へ反射される。導光板２の表面から出た光は、拡散シート７で拡散された後、図示せぬ液晶セルに至り、そこでカラーの液晶表示を行うことができる。
【００３１】この実施形態の網点８は、面密度が光源４、５、６及び反射シート９から離れるほど増大しているため、輝度が減衰しやすい遠い位置での反射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。
【００３２】前述のような光の導入・反射過程において、１番目のＲ光源４は、その導光板２側の領域から、何らの支障なく、大量の光が導光板２側へ導入される。２番目のＧ光源５も、１番目のＲ光源４が透明ガラス管によるネオン管であるため、光が遮られにくく、導光板２内への光の導入量が増加し、Ｇ光源５の光利用効率が向上する。
【００３３】３番目のＢ光源６の場合、導光板２側における上下の領域６ａからの光（点線図示）は、従来の断面Ｕ字状の反射鏡と同様に、２番目のＧ光源５と、反射鏡３の内面との間の隙間Ｓを通って、導光板２側へ導くことができる。
【００３４】そして、Ｂ光源６の奥側における上下領域６ｂの光（実線図示）は、反射鏡３における奥側の内面が、断面Ｖ字状の２つの平らな反射面３ａになっているため、この２つの反射面３ａにより、あまり散乱することなく、まとまった状態で、前記の隙間Ｓに向けて反射され、そのまま導光板２へ導くことができる。尚、図３中の符号６′は、反射面３ａで反射された虚像である。この反射面３ａで反射する場合も、１番目のＲ光源４が透明ガラス管によるネオン管であるため、光が導光板２側へ進入しやすい。
【００３５】この３番目のＢ光源６から奥側に発せられる光は、従来の断面Ｕ字状の反射鏡では散乱して導光板２側へ導くことができなかったため、その奥側に発せられる光を導光板２側へ確実に導入できるようになった分、３番面のＢ光源６の光量が増すことになる（約２倍）。このように、反射鏡３の形状の変更により、３番目のＢ光源６の光量を増すことができるため、Ｂ光源６の電流値を上げる必要がなく、Ｂ光源６の寿命を長くすることができる。
【００３６】尚、この実施形態では、光源４、５、６のパルスのデューティを最大の１／３にしたが、用いる液晶セルとの関係によっては、１／３以下に設定しても良い。また、希ガス放電管としては、ネオン管に限定されず、キセノン管等も使用可能である。
【００３７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、反射鏡における奥側の内面を、導光板の面方向で断面Ｖ字状になる２つの平らな反射面で形成したため、光源の電流値を高めることなく、３番面の光源の光量が増すことができる。
【００３８】請求項２記載の発明によれば、最も導光板に近い１番目の光源が、透明ガラス管で製造された希ガス放電管であるため、２番目及び３番目の光源からの光が遮られにくく、２番目及び３番目の光源から導光板内への光の導入量が増加し、光源の光利用効率が向上する。
【００３９】請求項３記載の発明によれば、希ガス放電管がネオン管で、成形が簡単であるため、他の種類の光源（例えば、冷陰極管）と径を容易に合わせることができる。
【００４０】請求項４記載の発明によれば、白色バランスで最も高い光量比率が必要とされる赤（Ｒ）光源を１番目に配置したため、赤（Ｒ）光源からの光は他の光源に邪魔されず、大光量で導光板内に導入される。従って、バランス調整のために、他の光源の光量を、赤（Ｒ）光源に合わせて制限する必要がなく、バックライト全体の輝度が向上する。
【００４１】請求項５記載の発明によれば、導光板の裏面に設けられた網点の面密度が、光量の減衰する範囲ほど増大しているため、輝度が減衰しやすい範囲での反射効率が高まり、輝度の均一化を図ることができる。
【００４２】請求項６記載の発明によれば、導光板の表面側から照射された光は、拡散手段により拡散されて散乱光となるため、光源自体や網点の模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００１３６
【氏名又は名称】市光工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月１２日（１９９９．３．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外８名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２６８６２３（Ｐ２０００−２６８６２３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２９日（２０００．９．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−６７４９１ |
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