| 【発明の名称】 |
バックライトおよび液晶表示装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】馬場 明夫
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| 【要約】 |
【課題】低温下における蛍光管の輝度低下を防ぐ。
【解決手段】バックライト１３によれば、反射シート５を設けた導光板３の端面に蛍光管４を配設し、蛍光管４にリフレクタ１５を配したものであり、リフレクタ１５は、長尺状の基体１６上にその長手方向にそって発熱体１７を帯状に形成し、この発熱体１７の両側端にそれぞれ光反射性電極１８を設け、これら発熱体１７と光反射性電極１８の上に電気的絶縁層１９を被覆して成る。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】導光板の端面に管状光源を配設し、この導光板の一方主面に光反射部材を設け、さらにこの管状光源の照射光を反射すべく長尺状の光反射曲面を有するリフレクタを配して、このリフレクタによる反射光を前記導光板の端面に投光せしめるように成したバックライトにおいて、前記リフレクタは、長尺状の基体上にその長手方向にそって発熱体を帯状に形成し、この発熱体の両側端にそれぞれ光反射性電極を設け、これら発熱体および光反射性電極の上に電気的絶縁層を被覆して成ることを特徴とするバックライト。
【請求項２】前記バックライトの導光板の他方主面上に液晶表示パネルを載設した液晶表示装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面状に光照射するバックライトならびにバックライトを用いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ワープロやパソコン、携帯型テレビ、自動車用計器、カーナビ等の表示装置として液晶表示装置が多用され、そのための照明装置にバックライトを配置している。
【０００３】液晶表示装置を組み込んだ機器は、近年、さまざまな用途に使われており、携帯機器、魚群探知機など野外でも用途が拡大している。
【０００４】これらの野外向けにおいては、動作保証が−２０〜７０℃、保存保証が−３０〜８０℃に要求されている。さらにもっとも厳しい環境温度保証条件として、車載用途にて動作保証が−３５〜８５℃、保存保証が−４０〜９０℃である。
【０００５】これらの環境試験条件を満たすために、液晶表示パネルだけではなく、バックライトに対しても見なおしが求められている。
【０００６】しかしながら、これら各表示装置は低温下にて使用すると、バックライトの輝度が低下していた。
【０００７】このような輝度低下は、バックライトに使用する冷陰極放電管などの蛍光管の内部に封入した水銀蒸気において、その蒸気圧が低くなり、これによって蛍光管の輝度が低下することに起因する。
【０００８】この課題を解消すべく、下記のように２つの技術が提案されている。双方の提案をそれぞれ図３と図４により説明する。
【０００９】一方の技術を示す図３はバックライトに使用する蛍光管の平面図である。
【００１０】同図において、１は冷陰極放電管などの蛍光管、２は蛍光管の周面を巻回したニクロム線等のヒーター線であり、低温にてバックライトを使用する場合に、ヒーター線２に電流を流して発熱させ、その発熱でもって蛍光管１を加熱し、適性な温度調整をおこなっている。
【００１１】この技術においては、蛍光管１の温度低下を防ぐことができ、その輝度の低下を防ぐことができたが、その反面、蛍光管１の照射光の一部がヒーター線２により遮られ、それによってバックライトの輝度が下がるという課題があった。
【００１２】この課題を解消するために、図４に示す構造の他の技術が提案されている（特開平１１−３９９１５号参照）。同図はエッジライト方式のバックライトを搭載した液晶表示装置の概略断面図である。
【００１３】このバックライトによれば、従来周知のとおり、導光板３の端面に冷陰極放電管などの蛍光管４を配し、導光板３の一方主面に反射シート５を、他方主面に導光板３に進入した光が反射シート５でもって反射されながら光出射される際に、その出射光を光拡散させる拡散シート６を設けている。この構成のバックライトの上に液晶表示パネル７を載設している。
【００１４】そして、蛍光管４の照射光を反射させるリフレクタ８はアルミニウム金属などからなる金属鏡面体９と、酸化シリコンや窒化シリコンなどの透明絶縁層１０とＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や酸化スズなどからなる面状ヒーター１１と、酸化シリコンや窒化シリコンなどの透明絶縁層１２との４層構造であり、金属鏡面体９でもって光反射性となし、さらに透明絶縁層１０と透明絶縁層１２とで挟んだ面状ヒーター１１に対し電流を流すことで発熱させ、その発熱でもって蛍光管４を加熱し、適性な温度調整をおこなっている。
【００１５】上記構成のバックライトにおいては、かかるリフレクタ８にて低温下においても温度調整された蛍光管４を使用し、そして、蛍光管４の出射光がリフレクタ８の金属鏡面体９に反射されながら、導光板３の端面から入り、導光板３の内部にて反射シート５でもって反射されながら拡散シート６、さらにはこの上に設けたレンズシート（図示せず）を通して、液晶表示パネル７の背後を光照射する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】前述したような加熱機構を有するリフレクタ８からなるバックライトを使用することで、その輝度の低下を防ぎ、これによって液晶表示パネル７の輝度低下を防ぐことができた。
【００１７】しかしながら、上記構成のリフレクタ８においては、蛍光管４の照射光が透明絶縁層１２、面状ヒーター１１および透明絶縁層１０の順に通過し、金属鏡面体９にて反射され、そして、その反射光が透明絶縁層１０と面状ヒーター１１と透明絶縁層１２との順にて通過するような構成であり、これら各層による光吸収は避けられない。
【００１８】本発明者は面状ヒーター１１の透過率は８０〜９０％程度であり、透明絶縁層１０、１２による光吸収にて、さらに輝度が１０％ほど低下し、これによってリフレクタ８としての反射率は、かかる透明絶縁層１０と面状ヒーター１１と透明絶縁層１２の３層構造の発熱体を設けないリフレクタと対比して７０％〜８０％にまで低下していることを、繰り返しおこなった実験により確認した。
【００１９】また、特開平１１−３９９１５号には、面状ヒーター１１上に透明絶縁層１２を形成しない構造のリフレクタも提示されているが、このような透明絶縁層１２がなくても、反射率は約８５％である。
【００２０】したがって本発明の目的は加熱機構を有するリフレクタを設けて、低温下にて光反射性能の低下を防ぎ、さらにそのリフレクタにおいて優れた光反射性能を維持し、これによって高い輝度を達成したバックライトを提供することにある。
【００２１】本発明の他の目的は、かかる高輝度バックライトを搭載した液晶表示装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明のバックライトは、導光板の端面に管状光源を配設し、この導光板の一方主面に光反射部材を設け、さらにこの管状光源の照射光を反射すべく長尺状の光反射曲面を有するリフレクタを配して、このリフレクタによる反射光を前記導光板の端面に投光せしめるように成し、そして、上記リフレクタは、長尺状の基体上にその長手方向にそって発熱体を帯状に形成し、この発熱体の両側端にそれぞれ光反射性電極を設け、これら発熱体および光反射性電極の上に電気的絶縁層を被覆して成ることを特徴とする。
【００２３】本発明の液晶表示装置は、かかる本発明のバックライトの他方主面上に液晶表示パネルを載設したことを特徴とする。
【作用】本発明のバックライトは、上記構成のように、リフレクタは長尺状の基体上にその長手方向にそって発熱体を帯状に形成し、この発熱体の両側端にそれぞれ光反射性電極を設け、これら発熱体および光反射性電極の上に電気的絶縁層を被覆して成り、これにより、低温下における蛍光管の輝度低下を防ぐことができる。しかも、蛍光管の照射光が電気的絶縁層を通過し、光反射性電極にて反射されるので、その反射光は電気的絶縁層だけにて吸収され、反射光の光吸収ロスを低減でき、これにより、低温下だけでなく、あらゆる使用状態において、輝度低下のない高性能なバックライトが得られる。
【００２４】また、本発明は、このような温度変化による輝度ムラが生じないバックライトを搭載したことで、いかなる環境下にても実用になる耐環境性に優れた液晶表示装置が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明を図によって詳述する。図１は本発明の液晶表示装置１４の概略断面図であり、図２はこの液晶表示装置１４に搭載するバックライト１３において、それに付設するリフレクタ１５の斜視図である。なお、図４に示す従来の液晶表示装置と同一個所には同一符号を付す。
【００２６】本発明のバックライト１３によれば、光透過性に優れる透明アクリル（ＰＭＭＡ）樹脂材にて構成した矩形状の導光板３の端面に前記管状光源である冷陰極放電管などの蛍光管４を配し、導光板３の一方主面に前記光反射部材である反射シート５を設けている。
【００２７】反射シート５はＰＥＴ等の白色シートの表面に反射層が設けたものであって、導光板３への入射光を光出射面に導いている。
【００２８】導光板３の他方主面に前記光散乱部材である拡散シート６を設けている。この拡散シート６はＰＣ、ＰＥＴ等の白色シートのいずれか一方の面に微細な凹凸（たとえばエンボス加工等）が施され、導光板３からの出射光を散乱させる。
【００２９】さらに拡散シート６上にレンズシートを設けてもよい。このレンズシートは１枚だけで構成したり、複数枚の積層構造でもよい。
【００３０】このようなバックライト１３の上に液晶表示パネル７を載設して液晶表示装置１４を構成する。
【００３１】そして、蛍光管４の照射光を反射させるリフレクタ１５については、半円筒状であり、長尺状の基体１６上にその長手方向にそって発熱体１７を帯状に形成している。
【００３２】この基体１６は、アルミナや酸化窒素、炭化窒素、ジルコニア、窒化珪素、チタニアなどの酸化物系や非酸化物系のセラミックス絶縁物、もしくはこのような材質からなる絶縁層を被覆してなるアルミニウムなどの金属体などからなる薄板もしくは基台である。
【００３３】この発熱体１７はチタン系酸化物、タンタル系無機材、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や酸化スズなどからなり、スパッタリングなどにて成膜する。
【００３４】この帯状の発熱体１７の両側端にそれぞれ光反射性電極１８を設けている。この光反射性電極１８はアルミニウム系、クロム系、銀系などの導電性の優れた金属からなり、真空蒸着やスパッタリングなどで成膜する。
【００３５】これら発熱体１７および光反射性電極１８の上に電気的絶縁層１９を被覆する。この電気的絶縁層１９は酸化アルミニウム、酸化シリコンや窒化シリコンなどの光透過性や耐熱性に優れた材料にて作成する。
【００３６】そして、一対の光反射性電極１８において、一方をプラスに、他方をマイナスにして電流を流すことで発熱体１７を発熱させ、その発熱でもって蛍光管４を加熱し、適性な温度調整をおこなっている。このような加熱制御はサーミスタを用いる。
【００３７】本発明のバックライト１３においては、上記構成のリフレクタ１５にて低温下においても温度調整された蛍光管４を使用し、そして、蛍光管４の出射光がリフレクタ１５の電気的絶縁層１９を通して光反射性電極１８に到達し、その光反射性電極１８に反射され、ふたたび電気的絶縁層１９を通して導光板３の端面から入り、導光板３の内部にて反射シート５でもって反射されながら拡散シート６、さらにはこの上に設けたレンズシート（図示せず）を通して光出射する。
【００３８】そして、本発明の液晶表示装置１４においては、かかる構成のバックライト１３の上に液晶表示パネル７を配設し、その背後をバックライト１３により光照射するようになっている。
【００３９】かくして本発明のバックライト１３においては、光反射性電極１８の上に電気的絶縁層１９を形成しただけであって、反射膜に至るまでに通過する層の数が一つであり、図４に示す液晶表示装置のような反射膜に至るまでに２層もしくは３層を通過する場合に比べて、それによる光吸収の度合が著しく減少し、これにより、反射光の光吸収ロスが低減され、低温下だけでなく、あらゆる使用状態において、輝度低下のない高性能なバックライトが得られた。
【００４０】本発明においては、帯状の発熱体１７の両側端にそれぞれ光反射性電極１８を設けているが、それによって露出される発熱体１７の露出帯体の幅ａは、蛍光管４の円筒体外経ｂと対比するに、ａ<ｂに設定するとよく、さらには円筒体外経ｂが１．５〜３．５μｍの場合に、とくに２．０〜３．０μｍの場合には、ａ<ｂに設定するとともに、ａを２．０μｍ以下にするとよい。
【００４１】さらに本発明者が繰り返しおこなった実験により下記のような結果が得られた。
【００４２】円筒体外経ｂを２．０ｍｍ、２．３ｍｍ、２．６ｍｍ、３．０ｍｍの４とおりに変えて、それぞれの管径に対し、発熱体１７の露出帯体の幅ａを０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍに設定し、バックライト１３の輝度（ｃｄ）を測定したところ、表１に示すような結果が得られた。
【００４３】参考として、発熱体１７を形成しないで、双方の光反射性電極１８を接合した構成のバックライトを用いて、同様に輝度を測定した場合も示す（同表中「ヒーターなし（レファレンス）」と記す。
【００４４】
【表１】
【００４５】この表から明らかなとおり、各円筒体外経ｂ（管径）において、発熱体１７の露出帯体の幅ａを大きくすることにともなって、輝度が低下する傾向にあることがわかる。
【００４６】そして、この結果でもって特性曲線を求めたところ、図５に示すような結果が得られた。同図において横軸は幅ａ（ｍｍ）であり、縦軸はバックライト１３の輝度（ｃｄ）を示し、（イ）は管径ｂが２．０ｍｍの場合の特性曲線であり、（ロ）は管径ｂが２．３ｍｍの場合の特性曲線であり、（ハ）は管径ｂが２．６ｍｍの場合の特性曲線であり、（ニ）は管径ｂが３．０ｍｍの場合の特性曲線である。なお、同図中、幅ａ（ｍｍ）が零の場合は、「ヒーターなし（レファレンス）」に相当する。
【００４７】このような各特性曲線において、各管径に対し参考例である「ヒーターなし（レファレンス）」と比べ８０％以上の輝度が得られるような幅ａを好適な範囲とすると、各管径ｂと幅ａとの関係にて好適範囲を定めることで表２に示すような結果が得られた。
【００４８】
【表２】
【００４９】さらに各管径ｂとバックライト１３の輝度（ｃｄ）との関係にて好適範囲を求めると、表３に示すような結果が得られた。
【００５０】
【表３】
【００５１】つぎに本発明の他の実施形態例を図６に示す。前記リフレクタ１５においては、１本の発熱体１７を帯状に形成しているが、これに代えて本例のリフレクタ１５ａのように２本の発熱体１７を帯状に形成してもよい。なお、その他のバックライト１３の構成および液晶表示装置１４の構成は同じである。
【００５２】このリフレクタ１５ａによれば、半円筒状であり、長尺状の基体１６上にその長手方向にそって発熱体１７を帯状に形成している。両発熱体１７は蛍光管４を介して対向するように配設している。
【００５３】そして、双方の帯状の発熱体１７の両側端に光反射性電極１８を設け、これら発熱体１７および光反射性電極１８の上に電気的絶縁層１９を被覆する。
【００５４】このように２本の発熱体１７を帯状に形成したことで、３個の光反射性電極１８が形成されるが、一方の発熱体１７に対しては、一対の光反射性電極１８において、一方をプラスに、他方をマイナスにして電流を流すことで、その一方の発熱体１７を発熱させ、他方の発熱体１７に対しては、一対の光反射性電極１８において、一方をプラスに、他方をマイナスにして電流を流すことで、その他方の発熱体１７を発熱させる。
【００５５】そして、双方の発熱体１７でもって蛍光管４を加熱し、適性な温度調整をおこなっている。
【００５６】かくして上記構成のリフレクタ１５ａにおいては、２個の発熱体１７は蛍光管４を介して対向するように配設したことで、前記の１個の発熱体１７を備えたリフレクタ１５に比べて、加熱性が高くなり、蛍光管４の周辺温度をさらにいっそう均一にできる。
【００５７】なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等をおこなっても何ら差し支えない。たとえば上記の液晶表示装置１４においては、１本の蛍光管４を用いたバックライト１３であるが、これに代えて矩形状の導光板３の対向端面に、それぞれ蛍光管４を配設した２灯式のバックライトを用いてもよい。
【００５８】
【発明の効果】以上のとおり、本発明のバックライトにおいては、管状光源の照射光を反射すべく長尺状の光反射曲面を有するリフレクタにおいて、長尺状の基体上にその長手方向にそって発熱体を帯状に形成し、この発熱体の両側端にそれぞれ光反射性電極を設け、これら発熱体および光反射性電極の上に電気的絶縁層を被覆して成ることで、低温下における蛍光管の輝度低下を防ぐことができた。
【００５９】さらに蛍光管の照射光が電気的絶縁層を通過し、光反射性電極にて反射されるので、その反射光は電気的絶縁層だけにて吸収され、反射光の光吸収ロスを低減でき、これにより、低温下だけでなく、あらゆる使用状態において、輝度低下のない高性能なバックライトが得られた。
【００６０】また、本発明は、このような温度変化による輝度ムラが生じないバックライトを搭載したことで、いかなる環境下にても実用になる耐環境性に優れた液晶表示装置が得られた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６６３３
【氏名又は名称】京セラ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１２月１８日（２０００．１２．１８） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１８４２２９（Ｐ２００２−１８４２２９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月２８日（２００２．６．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３８４４０４（Ｐ２０００−３８４４０４） |
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