專利名稱：直下型背光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于大型液晶顯示器等的直下型背光源。
背景技術(shù)：
作為用于液晶顯示器等的光源，其主流是冷陰極熒光燈和外部電極熒 光燈等直徑小的線狀光源。但近年來(lái)， 一直在開(kāi)發(fā)使用直徑大的熱陰極熒 光燈的背光源。其理由是，熱陰極熒光燈比冷陰極熒光燈和外部電極熒光 燈的光量大，能減少燈的個(gè)數(shù)。使用熱陰極熒光燈的背光源在日本專利公
開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平8-17397號(hào)公報(bào)(以下稱專利文獻(xiàn)1)、日本專利公開(kāi)公報(bào)特 開(kāi)平9-146094號(hào)公報(bào)(以下稱專利文獻(xiàn)2)、日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平 6-67176號(hào)公報(bào)(以下稱專利文獻(xiàn)3)中有記載。
己知在這種使用熱陰極熒光燈的背光源中，如上所述由于從燈獲得的 光量大，因此容易在燈正上方的發(fā)光面上產(chǎn)生明部，在燈之間的發(fā)光面上 產(chǎn)生暗部。因此，為了緩和燈之間的暗部，通常采用減小相鄰燈的間距的 設(shè)計(jì)。
但是，當(dāng)減小相鄰燈的間距時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)光面的亮度效率降低了。本發(fā) 明者研究的結(jié)果判明了該發(fā)光面的亮度效率降低是由于放出的光被燈自身 吸收而產(chǎn)生了損耗。此外，已知由于光吸收引起的亮度效率的低下在燈的 直徑為6.0mm以上時(shí)尤其問(wèn)題顯著。
專利文獻(xiàn)1:日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平8-17397號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平9-146094號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平6-67176號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
3本發(fā)明的目的在于提供一種使用直徑大的熒光燈且發(fā)光面的亮度效率 高的直下型背光源。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的直下型背光源的特征在于，包括有底開(kāi)口 的筐體、多個(gè)配置于所述筐體內(nèi)部的直徑R為6. 0mm以上的熒光燈以及配 置于所述筐體的開(kāi)口部的光學(xué)構(gòu)件，當(dāng)設(shè)相鄰的所述熒光燈的間距為P(mm) 時(shí)，滿足P^3. 5R的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明能提供發(fā)光面的亮度效率高的直下型背光源。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的直下型背光源的分解立體圖。 圖2是將圖1的直下型背光源沿A-A線剖切的剖視圖。 圖3是表示熱陰極熒光燈的結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。
圖4是表示針對(duì)直徑R不同的熒光燈使燈功率變化時(shí)相對(duì)燈效率的變 化的曲線圖。
圖5是用于說(shuō)明使用直徑R大的熒光燈時(shí)的光的光路的圖。
圖6是表示針對(duì)直徑R不同的熒光燈使燈間距P變化時(shí)相對(duì)板面亮度
效率的變化的曲線圖。
圖7是表示直徑R為6.0腿 15. 5腿的燈中亮度不均被抑制時(shí)燈間距
P與燈到擴(kuò)散板的距離L 2的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的直下型背光源進(jìn)行說(shuō)明。圖l是 第一實(shí)施例的直下型背光源的立體圖，圖2是圖1的直下型背光源的A-A 線剖視圖。
本實(shí)施例的直下型背光源的筐體由前框架la和后框架lb構(gòu)成。其材 料可使用鋁等金屬和聚碳酸酯等白色塑料。前框架la上形成有作為背光源 的發(fā)光面的出光部lal，其整體形成筐體的蓋體。后框架lb是具有底部lbl、 側(cè)部lb2及開(kāi)口部lb3的有底開(kāi)口形狀的筐體。其底部lbl及側(cè)部lb2的內(nèi)側(cè)形成有具有高反射性的反射片。
在后框架lb的內(nèi)部，多根直管型的熒光燈2以各管軸大致平行的形態(tài)
配置。熒光燈2是如圖3所示的熱陰極熒光燈。其容器例如由軟質(zhì)玻璃制 成的直徑R為6. 0 20. 0mm的玻璃管21構(gòu)成。玻璃管21由圓筒部21a和 形成于其兩端的喇叭管芯柱部21b形成。玻璃管21的內(nèi)部封入有作為放電 介質(zhì)的水銀和稀有氣體。稀有氣體可使用氬氣、氙氣、氖氣等的單體或?qū)?其混合使用。圓筒部21a的內(nèi)周面上涂敷有熒光體22。喇叭管芯柱部21b 中，在熒光燈2的內(nèi)外方向上封接有導(dǎo)入線23a、 23b。 一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)入線 23a、 23b分別由一對(duì)導(dǎo)電線構(gòu)成。位于玻璃管21內(nèi)的導(dǎo)入線23a、 23b的 前端上連接有由螺旋狀的鎢線形成的燈絲24a、 24b。燈絲24a、 24b在導(dǎo)入 線23a、23b間的大致中央附近形成得更為螺旋狀，該部分上涂敷有以(BaO、 Ca0、 Sr0)為主要成分的熱電子發(fā)射物質(zhì)(發(fā)射體)。燈絲24a、 24b的連 接是通過(guò)將導(dǎo)入線23a、 23b的前端折回并將燈絲24a、 24b的兩端鉚接來(lái) 進(jìn)行的。此時(shí)，由于將燈絲24a、 24b鉚接的導(dǎo)入線23a、 23b的截面是局 部具有平坦面的大致半橢圓形狀，因此鉚接的連接強(qiáng)度高。此種形狀可通 過(guò)將截面是圓形的導(dǎo)電線的局部壓平而形成，平坦面處的導(dǎo)入線23a、 23b 的直徑最好是加工前的直徑的30 90% 。
圖1中，與后框架lb的開(kāi)口部lb3平行地配置有作為光學(xué)構(gòu)件的擴(kuò)散 板3。擴(kuò)散板3的透過(guò)率最好是50% 85%。其理由是為了降低發(fā)光不均 及防止效率過(guò)低。
本實(shí)施例中，在熒光燈2的配置上，為了抑制發(fā)光面產(chǎn)生的條紋狀的 亮度不均，采用了用于縮小熒光燈2的正上方與相鄰的燈之間的中央附近 的發(fā)光面亮度差的方法。
第一方法是多個(gè)熒光燈2的配置方法。多個(gè)熒光燈2配置成燈的直徑 R (mm)與相鄰燈的間距P (mm)的關(guān)系滿足P>3. 5R。此外，后框架lb的 底部lbl (反射面)與熒光燈2的距離L1 (mm)的關(guān)系是LDO. 2R。通過(guò) 該配置方法，即便使用直徑R為6. 0mm以上的直徑大的燈也能減少光射入 燈產(chǎn)生的損耗，提高背光源的亮度效率。第二方法是采用沿?zé)晒鉄?的燈軸進(jìn)行了點(diǎn)印刷的擴(kuò)散板3。該擴(kuò)散 板3形成為使點(diǎn)的大小朝向燈之間的中央慢慢變小，通過(guò)調(diào)節(jié)從燈正上方 至燈間的出光量能進(jìn)一步抑制亮度不均。
擴(kuò)散板3上也可進(jìn)一步配設(shè)光學(xué)片。作為光學(xué)片，可根據(jù)目的使用一 片或多片擴(kuò)散片、棱鏡片、偏光片等。
以下表示本發(fā)明的實(shí)施例涉及的背光源的具體規(guī)格。
(實(shí)施例1)
背光源尺寸=32英寸(約760mmX約440mm)，有效發(fā)光區(qū)域二700mm X400mm，內(nèi)部厚度D二20. Omm
熒光燈2:熱陰極熒光燈，內(nèi)徑=6. 9mm，直徑R = 8. Omm，燈電流二70mA， 使用根數(shù)=8根，燈間距P二50. Oinm，熒光燈2與后框架lb的底部lbl的 距離L1二2. Omm，熒光燈2與擴(kuò)散板3的距離L2= 10. Omm，熒光燈2與側(cè) 部lb2的距離L3 = 20. Oram。
擴(kuò)散板3:透過(guò)率=60%，位于熒光燈2正上方的部分具有點(diǎn)印刷，
光學(xué)片擴(kuò)散片
圖4是表示針對(duì)直徑R不同的熒光燈使燈功率變化時(shí)相對(duì)燈效率的變 化的曲線圖。在此，直徑R=3. Omm的是冷陰極熒光燈，直徑R = 6. 0 15. 5mm 的是熱陰極熒光燈。此外，相對(duì)燈效率是以直徑R二3.0mm的冷陰極熒光燈 單體在6. OW亮燈時(shí)的燈效率(lm/W)為基準(zhǔn)的。
從該曲線圖可知，相對(duì)燈效率在燈的直徑R二6.0mm、 8. 0誦時(shí)幾乎沒(méi) 有變化，但當(dāng)比這直徑大時(shí)，相對(duì)燈效率有升高的傾向。R-10.0mm時(shí)升高 大致20%， R=15. 5腿時(shí)升高大致30%。此外，當(dāng)燈的直徑R變大時(shí)，能 投入的功率也變大。即，從每一個(gè)燈獲得的光量變大，與直徑R二3. Omm的 燈相比較，R二6.0腿的燈能獲得大致2倍的光量，R = 8. O腿時(shí)大致為2. 5 倍，R=10. Omm時(shí)大致為3. 0倍，R= 15. 5mm時(shí)大致為4倍。因此，如果使 用直徑R大的燈，理論上能減少燈的個(gè)數(shù)，并實(shí)現(xiàn)亮度高的背光源。
但是，從發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可知，當(dāng)使用直徑R大的熒光燈2時(shí)， 背光源的亮度效率有時(shí)會(huì)很低。其原因考察如下。如圖5所示，熒光燈2放出的光大致可分為3種被底部lbl (反射 面)反射的光X，被擴(kuò)散板3反射的光Y，不被這些部件反射的光Z。除此
之外，光X可分成被底部lbl反射后，透過(guò)擴(kuò)散板3的光X1;被底部lbl 反射后，射入熒光燈2自身的光X2;被底部lbl反射后，射入其他熒光燈 2的光X3。此外，光Y可分成被擴(kuò)散板3反射后，透過(guò)擴(kuò)散板3的光Y1; 被擴(kuò)散板3反射后，射入熒光燈2自身的光Y2;被擴(kuò)散板3反射后，射入 其他熒光燈2的光Y3。除此之外，光Z可分成直接到達(dá)并透過(guò)擴(kuò)散板3 的光Z1，直接射入其他熒光燈2的光Z2。
光X Z中，光X1、 Yl、 Zl作為背光源的光而被利用。另一方面，射 入熒光燈2自身或其他熒光燈2的光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2是損耗。因此， 這些光越少越好。由于光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2射入熒光燈2自身或其他熒 光燈2，因此最受燈的直徑R的影響。g卩，雖然冷陰極熒光燈中由于光射入 燈內(nèi)的概率低，光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2少，但熱陰極熒光燈中光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2增多。從發(fā)明者的試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)熒光燈2的直徑R為6.0mra 以上時(shí)，光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2增多，導(dǎo)致效率降低。
為了使用這種直徑大的熒光燈2并減少光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2，燈間 距P、熒光燈2與底部lbl的距離Ll、熒光燈2與擴(kuò)散板3的距離L2是重 要的。這是因?yàn)闊糸g距P與光X3、 Y3及Z2的產(chǎn)生有很大關(guān)系，距離L1與 光X2的產(chǎn)生有很大關(guān)系，距離L2與光Y2的產(chǎn)生有很大關(guān)系。因此，進(jìn)行 了對(duì)應(yīng)不同熒光燈2的直徑R改變燈間距P等的試驗(yàn)。
圖6是表示針對(duì)直徑R不同的熒光燈使燈間距P變化時(shí)相對(duì)板面亮度 效率的變化的曲線圖。該試驗(yàn)中，配置了根數(shù)與32英寸背光源的框架的內(nèi) 尺寸400mm除以燈間距P得到的數(shù)值相等的燈。即，進(jìn)行了當(dāng)燈間距P選 定為40mm時(shí)配置IO根，選定為50mm時(shí)配置8根，選定為80mm時(shí)配置5 根燈的試驗(yàn)。在此，相對(duì)板面亮度效率是以在將直徑R二3.0mm的冷陰極熒 光燈以燈間距P=20mm配置20根的32英寸背光源中，各燈在6. OW亮燈時(shí) 獲得的板面亮度效率(cd/W)為基準(zhǔn)的。
從該曲線圖可知，全部的燈中，隨著燈間距P的增大，相對(duì)板面亮度效率也提高。但是，可知在直徑R比6. Omm大的燈中，根據(jù)燈間距P的大 小，相對(duì)板面亮度效率有時(shí)比100%低。相對(duì)板面亮度效率比100%低是指 在亮度效率低的狀態(tài)下使用。因此，為了實(shí)現(xiàn)亮度高的背光源，至少需要 在相對(duì)板面亮度效率超過(guò)10C)Q^的條件下使用。為此，從圖6可知，直徑R =6. Omm時(shí)燈間距P需要大致23. Omm以上，R = 8. Omra時(shí)需要大致28. Omm 以上，R=10. Omm時(shí)需要大致37. Oram以上，R= 15. 5mm時(shí)需要大致55. Omm 以上。這只需以滿足P》3. 5R的形態(tài)設(shè)置燈即可。此外，最好以滿足P》4. 5R 的形態(tài)設(shè)置燈，以進(jìn)一步提高亮度效率。但是，當(dāng)對(duì)應(yīng)直徑R過(guò)度增大燈 間距P時(shí)，會(huì)使背光源的亮度降低，亮度不均變大，因此最好將P《13.0R 設(shè)為上限。
此外，較好的是將熒光燈2與底部lbl的距離Ll設(shè)計(jì)成滿足Ll 2R， 更好的是設(shè)計(jì)成滿足L1》0.4R。這樣一來(lái)，反射光射入燈的比例便減少， 因此能進(jìn)一步提高亮度效率。但是，此關(guān)系式中左邊的距離L1過(guò)大時(shí)，內(nèi) 部厚度D變大，會(huì)產(chǎn)生背光源的厚度增大等弊病，因此最好設(shè)計(jì)在L1《L OR 范圍內(nèi)。
(實(shí)施例2)
本實(shí)施例中，采用了與實(shí)施例l基本相同的結(jié)構(gòu)，但使用了通常的擴(kuò) 散板，此外設(shè)計(jì)成熒光燈2與擴(kuò)散板3的距離L2滿足L2》0. 45P-0. 5R。具 體來(lái)說(shuō)，對(duì)應(yīng)于燈直徑R = 8. 0腿、燈間距P二50ram，距離L2是19. Omm (內(nèi) 部厚度D二29.0腿)。讓人驚奇的是，通過(guò)該設(shè)計(jì)，即便不使用進(jìn)行點(diǎn)印刷 等特殊加工的擴(kuò)散板，也能與實(shí)施例1同樣抑制亮度不均。
此外，上述數(shù)學(xué)式并不局限于燈直徑R二8.0mm的情形，在其他直徑R 的情形下也成立。圖7是表示直徑R為6. 0mm 15, 5mm的燈中亮度不均被 抑制時(shí)燈間距P與燈到擴(kuò)散板的距離L2的關(guān)系的曲線圖。在此，"亮度不 均被抑制"是指不能以目視確認(rèn)亮度不均，具體來(lái)說(shuō)是表示燈正上方與燈 之間的亮度差處于40cd/mm2以下。
從圖7可知，直徑R為6.0mm、 10. Omm、 15. 5mm時(shí)，只要滿足L2 = 0. 45P-0. 5R，燈正上方與燈之間的亮度差也會(huì)變?yōu)?0cd/mm2。因此，即使直徑R為6. 0mm以上，也能通過(guò)設(shè)計(jì)成滿足L2》0. 45P-0. 5R來(lái)抑制亮度不 均。此外，由于當(dāng)L2》0. 50P-0. 5R時(shí)，亮度差達(dá)到30cd/mm2以下，因此 較為理想。但是，與距離L1的情形相同，當(dāng)左邊的距離L2過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn) 生背光源的厚度D變大等弊病，因此最好設(shè)計(jì)成滿足L2《l. 0P-0. 5R。
此外，本實(shí)施例中，擴(kuò)散板3上也可進(jìn)一步配置棱鏡片。此時(shí)，只要 滿足L2>0. 35P-0. 5R就能獲得與實(shí)施例2同等的亮度不均抑制效果。因此， 也能同時(shí)實(shí)現(xiàn)薄型化。
因此，第一實(shí)施例中，將多個(gè)直徑R為6.0mm以上的熒光燈2配置于 后框架lb內(nèi)部的直下型背光源中，通過(guò)將熒光燈2配置成使相鄰燈的間距 P(mm)滿足P》3. 5R的關(guān)系，能實(shí)現(xiàn)發(fā)光面的亮度效率高的直下型背光源。 此時(shí)，如果采用后框架lb的底部lbl與熒光燈2的距離Ll (mm)滿足LD 0.2R的關(guān)系的結(jié)構(gòu)，則更有效果。
此外，通過(guò)與沿?zé)晒鉄?進(jìn)行點(diǎn)印刷的擴(kuò)散板3組合，能消除上述結(jié) 構(gòu)中容易產(chǎn)生的明暗的條紋，實(shí)現(xiàn)亮度不均少的直下型背光源。另一方面， 即使不對(duì)熒光燈2和擴(kuò)散板3進(jìn)行特別的加工，通過(guò)采用使熒光燈2與擴(kuò) 散板3的距離L2(mm)滿足L2X). 45P-0. 5R的關(guān)系的設(shè)計(jì)，能抑制明暗的條 紋，實(shí)現(xiàn)亮度不均少且便宜的直下型背光源。此外，本發(fā)明的實(shí)施例并不 局限于上述內(nèi)容，例如也能如下地變更。
熒光燈2也可以是直徑R為6. Omm以上的冷陰極熒光燈和外部電極熒 光燈。此外，其形狀并不局限于直線狀，也能使用U字型、-字型、W字型 等彎曲光源。但是，彎曲型熒光燈的燈間距P也適用于同一個(gè)彎曲型燈的 相鄰的直線狀管部間。
用于縮小發(fā)光面的亮度差的加工部可以是類似于將對(duì)燈正上方發(fā)出的 光進(jìn)行遮光、反射或減光的膜和成形設(shè)在熒光燈2和/或擴(kuò)散板3上的構(gòu)件。 實(shí)施例2中，擴(kuò)散板3上也可進(jìn)一步配置棱鏡片。此時(shí)，只要滿足L2》 0. 35P-0. 5R就能獲得與實(shí)施例2同等的亮度不均抑制效果。因此，也能同 時(shí)實(shí)現(xiàn)薄型化。
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權(quán)利要求
1.一種直下型背光源，其特征在于，包括有底筐體，該有底筐體具有開(kāi)口；多根熒光燈，該多根熒光燈大致平行地配置在所述筐體的內(nèi)部，直徑R為6.0mm以上；以及光學(xué)構(gòu)件，該光學(xué)構(gòu)件配置于所述筐體的開(kāi)口部，以擴(kuò)散從所述熒光燈射出的光，所述多根熒光燈中，設(shè)相鄰熒光燈的間距為P時(shí)，滿足P≥3.5R的關(guān)系。
2. 如權(quán)利要求l所述的直下型背光源，其特征在于，設(shè)所述筐體的底 面與所述熒光燈的下表面的距離為L(zhǎng)l (■)時(shí)，滿足LD0.2R的關(guān)系。
3. 如權(quán)利要求2所述的直下型背光源，其特征在于，設(shè)所述熒光燈與 所述光學(xué)構(gòu)件的距離為L(zhǎng)2 (mm)時(shí)，滿足L2>0. 45P-0. 5R的關(guān)系。
4. 如權(quán)利要求2所述的直下型背光源，其特征在于，所述熒光燈或所 述擴(kuò)散板上設(shè)有加工部，該加工部用于縮小所述熒光燈的正上方與相鄰的 所述熒光燈間的發(fā)光面亮度差。
5. 如權(quán)利要求l所述的直下型背光源，其特征在于，設(shè)所述熒光燈與 所述光學(xué)構(gòu)件的距離為L(zhǎng)2 (mm)時(shí)，滿足L2》0. 45P-0. 5R的關(guān)系。
6. 如權(quán)利要求l所述的直下型背光源，其特征在于，所述熒光燈或所 述擴(kuò)散板上設(shè)有加工部，該加工部用于縮小所述熒光燈的正上方與相鄰的 所述熒光燈間的發(fā)光面亮度差。
全文摘要
一種直下型背光源，包括有底開(kāi)口的后框架(1b)、在后框架(1b)內(nèi)部配置有多個(gè)且直徑R為6.0mm以上的熒光燈(2)、以及配置在后框架(1b)的開(kāi)口部(1b3)上的擴(kuò)散板(3)，設(shè)相鄰熒光燈(2)的間距為P時(shí)，滿足P≥3.5R的關(guān)系。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK101680609SQ200880013689
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者加地司, 池田達(dá)也, 玉井雅彥, 筒井直樹(shù) 申請(qǐng)人:哈利盛東芝照明株式會(huì)社