专利名称：直下型背光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主要用于大型液晶显示器等的直下型背光源。
背景技术：
作为用于液晶显示器等的光源，其主流是冷阴极荧光灯和外部电极荧 光灯等直径小的线状光源。但近年来， 一直在开发使用直径大的热阴极荧 光灯的背光源。其理由是，热阴极荧光灯比冷阴极荧光灯和外部电极荧光 灯的光量大，能减少灯的个数。使用热阴极荧光灯的背光源在日本专利公
开公报特开平8-17397号公报(以下称专利文献1)、日本专利公开公报特 开平9-146094号公报(以下称专利文献2)、日本专利公开公报特开平 6-67176号公报(以下称专利文献3)中有记载。
己知在这种使用热阴极荧光灯的背光源中，如上所述由于从灯获得的 光量大，因此容易在灯正上方的发光面上产生明部，在灯之间的发光面上 产生暗部。因此，为了缓和灯之间的暗部，通常采用减小相邻灯的间距的 设计。
但是，当减小相邻灯的间距时会发现发光面的亮度效率降低了。本发 明者研究的结果判明了该发光面的亮度效率降低是由于放出的光被灯自身 吸收而产生了损耗。此外，已知由于光吸收引起的亮度效率的低下在灯的 直径为6.0mm以上时尤其问题显著。
专利文献1:日本专利公开公报特开平8-17397号公报 专利文献2:日本专利公开公报特开平9-146094号公报 专利文献3:日本专利公开公报特开平6-67176号公报
发明内容
3本发明的目的在于提供一种使用直径大的荧光灯且发光面的亮度效率 高的直下型背光源。
为达成上述目的，本发明的直下型背光源的特征在于，包括有底开口 的筐体、多个配置于所述筐体内部的直径R为6. 0mm以上的荧光灯以及配 置于所述筐体的开口部的光学构件，当设相邻的所述荧光灯的间距为P(mm) 时，满足P^3. 5R的关系。
根据本发明能提供发光面的亮度效率高的直下型背光源。
图1是本发明第一实施例的直下型背光源的分解立体图。 图2是将图1的直下型背光源沿A-A线剖切的剖视图。 图3是表示热阴极荧光灯的结构的纵剖视图。
图4是表示针对直径R不同的荧光灯使灯功率变化时相对灯效率的变 化的曲线图。
图5是用于说明使用直径R大的荧光灯时的光的光路的图。
图6是表示针对直径R不同的荧光灯使灯间距P变化时相对板面亮度
效率的变化的曲线图。
图7是表示直径R为6.0腿 15. 5腿的灯中亮度不均被抑制时灯间距
P与灯到扩散板的距离L 2的关系的曲线图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施例的直下型背光源进行说明。图l是 第一实施例的直下型背光源的立体图，图2是图1的直下型背光源的A-A 线剖视图。
本实施例的直下型背光源的筐体由前框架la和后框架lb构成。其材 料可使用铝等金属和聚碳酸酯等白色塑料。前框架la上形成有作为背光源 的发光面的出光部lal，其整体形成筐体的盖体。后框架lb是具有底部lbl、 侧部lb2及开口部lb3的有底开口形状的筐体。其底部lbl及侧部lb2的内侧形成有具有高反射性的反射片。
在后框架lb的内部，多根直管型的荧光灯2以各管轴大致平行的形态
配置。荧光灯2是如图3所示的热阴极荧光灯。其容器例如由软质玻璃制 成的直径R为6. 0 20. 0mm的玻璃管21构成。玻璃管21由圆筒部21a和 形成于其两端的喇叭管芯柱部21b形成。玻璃管21的内部封入有作为放电 介质的水银和稀有气体。稀有气体可使用氩气、氙气、氖气等的单体或将 其混合使用。圆筒部21a的内周面上涂敷有荧光体22。喇叭管芯柱部21b 中，在荧光灯2的内外方向上封接有导入线23a、 23b。 一般来说，导入线 23a、 23b分别由一对导电线构成。位于玻璃管21内的导入线23a、 23b的 前端上连接有由螺旋状的钨线形成的灯丝24a、 24b。灯丝24a、 24b在导入 线23a、23b间的大致中央附近形成得更为螺旋状，该部分上涂敷有以(BaO、 Ca0、 Sr0)为主要成分的热电子发射物质(发射体)。灯丝24a、 24b的连 接是通过将导入线23a、 23b的前端折回并将灯丝24a、 24b的两端铆接来 进行的。此时，由于将灯丝24a、 24b铆接的导入线23a、 23b的截面是局 部具有平坦面的大致半椭圆形状，因此铆接的连接强度高。此种形状可通 过将截面是圆形的导电线的局部压平而形成，平坦面处的导入线23a、 23b 的直径最好是加工前的直径的30 90% 。
图1中，与后框架lb的开口部lb3平行地配置有作为光学构件的扩散 板3。扩散板3的透过率最好是50% 85%。其理由是为了降低发光不均 及防止效率过低。
本实施例中，在荧光灯2的配置上，为了抑制发光面产生的条纹状的 亮度不均，采用了用于縮小荧光灯2的正上方与相邻的灯之间的中央附近 的发光面亮度差的方法。
第一方法是多个荧光灯2的配置方法。多个荧光灯2配置成灯的直径 R (mm)与相邻灯的间距P (mm)的关系满足P>3. 5R。此外，后框架lb的 底部lbl (反射面)与荧光灯2的距离L1 (mm)的关系是LDO. 2R。通过 该配置方法，即便使用直径R为6. 0mm以上的直径大的灯也能减少光射入 灯产生的损耗，提高背光源的亮度效率。第二方法是采用沿荧光灯2的灯轴进行了点印刷的扩散板3。该扩散 板3形成为使点的大小朝向灯之间的中央慢慢变小，通过调节从灯正上方 至灯间的出光量能进一步抑制亮度不均。
扩散板3上也可进一步配设光学片。作为光学片，可根据目的使用一 片或多片扩散片、棱镜片、偏光片等。
以下表示本发明的实施例涉及的背光源的具体规格。
(实施例1)
背光源尺寸=32英寸(约760mmX约440mm)，有效发光区域二700mm X400mm，内部厚度D二20. Omm
荧光灯2:热阴极荧光灯，内径=6. 9mm，直径R = 8. Omm，灯电流二70mA， 使用根数=8根，灯间距P二50. Oinm，荧光灯2与后框架lb的底部lbl的 距离L1二2. Omm，荧光灯2与扩散板3的距离L2= 10. Omm，荧光灯2与侧 部lb2的距离L3 = 20. Oram。
扩散板3:透过率=60%，位于荧光灯2正上方的部分具有点印刷，
光学片扩散片
图4是表示针对直径R不同的荧光灯使灯功率变化时相对灯效率的变 化的曲线图。在此，直径R=3. Omm的是冷阴极荧光灯，直径R = 6. 0 15. 5mm 的是热阴极荧光灯。此外，相对灯效率是以直径R二3.0mm的冷阴极荧光灯 单体在6. OW亮灯时的灯效率(lm/W)为基准的。
从该曲线图可知，相对灯效率在灯的直径R二6.0mm、 8. 0誦时几乎没 有变化，但当比这直径大时，相对灯效率有升高的倾向。R-10.0mm时升高 大致20%， R=15. 5腿时升高大致30%。此外，当灯的直径R变大时，能 投入的功率也变大。即，从每一个灯获得的光量变大，与直径R二3. Omm的 灯相比较，R二6.0腿的灯能获得大致2倍的光量，R = 8. O腿时大致为2. 5 倍，R=10. Omm时大致为3. 0倍，R= 15. 5mm时大致为4倍。因此，如果使 用直径R大的灯，理论上能减少灯的个数，并实现亮度高的背光源。
但是，从发明者的实验的结果可知，当使用直径R大的荧光灯2时， 背光源的亮度效率有时会很低。其原因考察如下。如图5所示，荧光灯2放出的光大致可分为3种被底部lbl (反射 面)反射的光X，被扩散板3反射的光Y，不被这些部件反射的光Z。除此
之外，光X可分成被底部lbl反射后，透过扩散板3的光X1;被底部lbl 反射后，射入荧光灯2自身的光X2;被底部lbl反射后，射入其他荧光灯 2的光X3。此外，光Y可分成被扩散板3反射后，透过扩散板3的光Y1; 被扩散板3反射后，射入荧光灯2自身的光Y2;被扩散板3反射后，射入 其他荧光灯2的光Y3。除此之外，光Z可分成直接到达并透过扩散板3 的光Z1，直接射入其他荧光灯2的光Z2。
光X Z中，光X1、 Yl、 Zl作为背光源的光而被利用。另一方面，射 入荧光灯2自身或其他荧光灯2的光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2是损耗。因此， 这些光越少越好。由于光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2射入荧光灯2自身或其他荧 光灯2，因此最受灯的直径R的影响。g卩，虽然冷阴极荧光灯中由于光射入 灯内的概率低，光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2少，但热阴极荧光灯中光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2增多。从发明者的试验结果可知，当荧光灯2的直径R为6.0mra 以上时，光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2增多，导致效率降低。
为了使用这种直径大的荧光灯2并减少光X2、 X3、 Y2、 Y3、 Z2，灯间 距P、荧光灯2与底部lbl的距离Ll、荧光灯2与扩散板3的距离L2是重 要的。这是因为灯间距P与光X3、 Y3及Z2的产生有很大关系，距离L1与 光X2的产生有很大关系，距离L2与光Y2的产生有很大关系。因此，进行 了对应不同荧光灯2的直径R改变灯间距P等的试验。
图6是表示针对直径R不同的荧光灯使灯间距P变化时相对板面亮度 效率的变化的曲线图。该试验中，配置了根数与32英寸背光源的框架的内 尺寸400mm除以灯间距P得到的数值相等的灯。即，进行了当灯间距P选 定为40mm时配置IO根，选定为50mm时配置8根，选定为80mm时配置5 根灯的试验。在此，相对板面亮度效率是以在将直径R二3.0mm的冷阴极荧 光灯以灯间距P=20mm配置20根的32英寸背光源中，各灯在6. OW亮灯时 获得的板面亮度效率(cd/W)为基准的。
从该曲线图可知，全部的灯中，随着灯间距P的增大，相对板面亮度效率也提高。但是，可知在直径R比6. Omm大的灯中，根据灯间距P的大 小，相对板面亮度效率有时比100%低。相对板面亮度效率比100%低是指 在亮度效率低的状态下使用。因此，为了实现亮度高的背光源，至少需要 在相对板面亮度效率超过10C)Q^的条件下使用。为此，从图6可知，直径R =6. Omm时灯间距P需要大致23. Omm以上，R = 8. Omra时需要大致28. Omm 以上，R=10. Omm时需要大致37. Oram以上，R= 15. 5mm时需要大致55. Omm 以上。这只需以满足P》3. 5R的形态设置灯即可。此外，最好以满足P》4. 5R 的形态设置灯，以进一步提高亮度效率。但是，当对应直径R过度增大灯 间距P时，会使背光源的亮度降低，亮度不均变大，因此最好将P《13.0R 设为上限。
此外，较好的是将荧光灯2与底部lbl的距离Ll设计成满足Ll 2R， 更好的是设计成满足L1》0.4R。这样一来，反射光射入灯的比例便减少， 因此能进一步提高亮度效率。但是，此关系式中左边的距离L1过大时，内 部厚度D变大，会产生背光源的厚度增大等弊病，因此最好设计在L1《L OR 范围内。
(实施例2)
本实施例中，采用了与实施例l基本相同的结构，但使用了通常的扩 散板，此外设计成荧光灯2与扩散板3的距离L2满足L2》0. 45P-0. 5R。具 体来说，对应于灯直径R = 8. 0腿、灯间距P二50ram，距离L2是19. Omm (内 部厚度D二29.0腿)。让人惊奇的是，通过该设计，即便不使用进行点印刷 等特殊加工的扩散板，也能与实施例1同样抑制亮度不均。
此外，上述数学式并不局限于灯直径R二8.0mm的情形，在其他直径R 的情形下也成立。图7是表示直径R为6. 0mm 15, 5mm的灯中亮度不均被 抑制时灯间距P与灯到扩散板的距离L2的关系的曲线图。在此，"亮度不 均被抑制"是指不能以目视确认亮度不均，具体来说是表示灯正上方与灯 之间的亮度差处于40cd/mm2以下。
从图7可知，直径R为6.0mm、 10. Omm、 15. 5mm时，只要满足L2 = 0. 45P-0. 5R，灯正上方与灯之间的亮度差也会变为40cd/mm2。因此，即使直径R为6. 0mm以上，也能通过设计成满足L2》0. 45P-0. 5R来抑制亮度不 均。此外，由于当L2》0. 50P-0. 5R时，亮度差达到30cd/mm2以下，因此 较为理想。但是，与距离L1的情形相同，当左边的距离L2过大时，会产 生背光源的厚度D变大等弊病，因此最好设计成满足L2《l. 0P-0. 5R。
此外，本实施例中，扩散板3上也可进一步配置棱镜片。此时，只要 满足L2>0. 35P-0. 5R就能获得与实施例2同等的亮度不均抑制效果。因此， 也能同时实现薄型化。
因此，第一实施例中，将多个直径R为6.0mm以上的荧光灯2配置于 后框架lb内部的直下型背光源中，通过将荧光灯2配置成使相邻灯的间距 P(mm)满足P》3. 5R的关系，能实现发光面的亮度效率高的直下型背光源。 此时，如果采用后框架lb的底部lbl与荧光灯2的距离Ll (mm)满足LD 0.2R的关系的结构，则更有效果。
此外，通过与沿荧光灯2进行点印刷的扩散板3组合，能消除上述结 构中容易产生的明暗的条纹，实现亮度不均少的直下型背光源。另一方面， 即使不对荧光灯2和扩散板3进行特别的加工，通过采用使荧光灯2与扩 散板3的距离L2(mm)满足L2X). 45P-0. 5R的关系的设计，能抑制明暗的条 纹，实现亮度不均少且便宜的直下型背光源。此外，本发明的实施例并不 局限于上述内容，例如也能如下地变更。
荧光灯2也可以是直径R为6. Omm以上的冷阴极荧光灯和外部电极荧 光灯。此外，其形状并不局限于直线状，也能使用U字型、-字型、W字型 等弯曲光源。但是，弯曲型荧光灯的灯间距P也适用于同一个弯曲型灯的 相邻的直线状管部间。
用于縮小发光面的亮度差的加工部可以是类似于将对灯正上方发出的 光进行遮光、反射或减光的膜和成形设在荧光灯2和/或扩散板3上的构件。 实施例2中，扩散板3上也可进一步配置棱镜片。此时，只要满足L2》 0. 35P-0. 5R就能获得与实施例2同等的亮度不均抑制效果。因此，也能同 时实现薄型化。
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权利要求
1.一种直下型背光源，其特征在于，包括有底筐体，该有底筐体具有开口；多根荧光灯，该多根荧光灯大致平行地配置在所述筐体的内部，直径R为6.0mm以上；以及光学构件，该光学构件配置于所述筐体的开口部，以扩散从所述荧光灯射出的光，所述多根荧光灯中，设相邻荧光灯的间距为P时，满足P≥3.5R的关系。
2. 如权利要求l所述的直下型背光源，其特征在于，设所述筐体的底 面与所述荧光灯的下表面的距离为Ll (■)时，满足LD0.2R的关系。
3. 如权利要求2所述的直下型背光源，其特征在于，设所述荧光灯与 所述光学构件的距离为L2 (mm)时，满足L2>0. 45P-0. 5R的关系。
4. 如权利要求2所述的直下型背光源，其特征在于，所述荧光灯或所 述扩散板上设有加工部，该加工部用于縮小所述荧光灯的正上方与相邻的 所述荧光灯间的发光面亮度差。
5. 如权利要求l所述的直下型背光源，其特征在于，设所述荧光灯与 所述光学构件的距离为L2 (mm)时，满足L2》0. 45P-0. 5R的关系。
6. 如权利要求l所述的直下型背光源，其特征在于，所述荧光灯或所 述扩散板上设有加工部，该加工部用于縮小所述荧光灯的正上方与相邻的 所述荧光灯间的发光面亮度差。
全文摘要
一种直下型背光源，包括有底开口的后框架(1b)、在后框架(1b)内部配置有多个且直径R为6.0mm以上的荧光灯(2)、以及配置在后框架(1b)的开口部(1b3)上的扩散板(3)，设相邻荧光灯(2)的间距为P时，满足P≥3.5R的关系。
文档编号G02F1/13357GK101680609SQ200880013689
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月22日 优先权日2007年4月27日
发明者加地司, 池田达也, 玉井雅彦, 筒井直树 申请人:哈利盛东芝照明株式会社