JP3126875U

JP3126875U - 背後投射式ｌｃｄバックライト照明装置

Info

Publication number: JP3126875U
Application number: JP2006007070U
Authority: JP
Inventors: ▲せん▼宗文
Original assignee: 玄基光電半導體股▲分▼有限公司
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2016-08-31

Abstract

【課題】ＬＥＤを光源として、光線を均一にＬＣＤ上に散射させることによって、ＬＣＤが高輝度及び高飽和度の色合いを表現できる背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置を提供する。
【解決手段】背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置であって、主として、ＬＣＤと、ＬＥＤ照明モジュール及び反射プリズム・モジュールと、を含む。前記ＬＥＤ照明モジュールはＬＣＤの背面に装着され、且つ複数のＬＥＤユニットをフラット・プレートの上に配置して形成される。各ＬＥＤユニットには、フラット・プレートのＬＣＤに背を向けた一面に設置された発光ポイントがあり、前記発光ポイント周囲のフラット・プレートの上に数個の光線透過孔を設け、且つ前記光線透過孔のＬＣＤに面した一面に導光レンズをパッケージしてある。
【選択図】図３

Description

本考案は、背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置であって、特にモジュール化組み立てが可能で、製造やメンテナンスがしやすく、且つ均一で飽和した明るさと色合いを表すことの出来るＬＣＤバックライト照明装置に関するものである。

現在のＬＣＤバックライト照明装置は、白光ＣＣＦＬ（冷陰極チューブ）を主としており、ＣＣＦＬをＬＣＤの背後に設置して、ＬＣＤの上に発光投射させ、ＬＣＤの画面が現れるようにしている。
ＬＣＤのサイズが益々大きくなるにつれ、ＣＣＦＬ及び駆動回路の需要も増えてくる。大サイズのＬＣＤバックライト照明機能を達成するには、多数のＣＣＦＬを直列・並列させなければならない、然るに、先天的な要素のために、ＣＣＦＬには、下記のような欠点がある、
１．ＣＣＦＬの明るさが不均一であり、最大多数のＣＣＦＬを直列・並列させても、ＬＣＤの寸法範囲内において、得られる明るさは依然均一でなく、特に大サイズのＬＣＤにおいて顕著である。
２．ＣＣＦＬの寿命が短く、約4,000〜6000時間使用すると明るさが減衰し始め、しかも交換が容易でなく、ＬＣＤの使用寿命を大幅に縮めている。
３．ＣＣＦＬの色彩飽和度が不足、その色温度は約4800Ｋであり、従ってＮＴＳＣに規定された色域の僅か８０％を満たすのみで、特に赤色の表現が悪く、高度の色彩ニーズに対応できない、たとえば、メーターで測定する場合や特定の色彩表現を要する環境下では、明らかにその色彩の欠陥が見られる。
４．ＣＣＦＬの電力消費が比較的大きく、且つ製作時に有害物質である水銀が含まれており、環境保護にとっては明らかに傷害をもたらす。
従って、その他のバックライト光源を採用することは、ＬＣＤ発展上の必然的趨勢である。現在、業界で普遍的に採用されている技術は、ＬＥＤをバックライト光源とすることで、ＬＥＤを小サイズのＬＣＤスクリーンに応用することはすでにある期間行われており、例えば、携帯電話・ＰＤＡなど、近年は、技術の向上で、ＬＥＤの明るさが大幅に向上し、加えて軽く・堅固且つ寿命が比較的長く、起動反応が早いので、多くの大サイズＬＣＤの選択対象となっている。

一般に、ＬＥＤをＬＣＤバックライト光源とする設置方法は、ＬＣＤの片側又は両側に数量の等しくないＬＥＤを装着し、電源を入れたとき、ＬＥＤ光源がＬＣＤの上に投射し、ＬＣＤの映像を現す。ただし、一般のＬＥＤ光線は均一に散射せず、小さい範囲内に集中し、ＬＣＤ上のＬＥＤ投射光線がある区域で特に明るくなり、その反面、その明るい区域の周囲ではハッキリ明るさの減衰が見られ、且つ色彩も均一に表現されない。
尚、前述のＬＣＤ装置は、一部のバックライト装置のエレメントが損壊した場合、いずれも単独に交換することが出来ず、全体を取り替えなければならないので、コストが高くなる。且つ大サイズＬＣＤについていえば、単一のエレメントが損壊しただけで全部を取り替えることは、浪費であるばかりでなく、ＬＣＤの廃品も又環境保護の負担を増やすことになる。

以上に鑑み、本案考案者は、解決方法を考えた結果、ＬＣＤの背後にＬＥＤを密集配置する方式を取ると、任意の二個のＬＥＤの明るさ範囲を重ねて混合させ、全体の明るさ及び色彩を均一に表現できることに気づいた。ただし、一般ＬＥＤの発光方式は前述の如く、光線が均一に散射されないので、考案者はＬＥＤの発光模式を如何にして調整するかという問題を研究し、長期的な研究開発及び実験によって、ついに本案に係る背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置の研究開発に成功した。

本考案の主要目的は、ＬＥＤを光源として、光線を均一にＬＣＤ上に散射させることによって、ＬＣＤが高輝度及び高飽和度の色合いを表現できる背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置を提供することにある。
本考案のもう一つの目的は、組み合わせ式のＬＣＤ製作模式を開発し、単一で小型規格のバックライト照明装置を大量生産し、必要に応じて数個の小型モジュールを組み合わせて大サイズＬＣＤとして形成することによって、生産ラインでの浪費を減らし、同時に大サイズＬＣＤの合格率を向上させることのできる背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置を提供することにある。
本考案のもうひとつ別の目的は、ＬＣＤを数個の小型モジュールで組み合わせることによって、単一エレメントが損壊した場合、損壊部分のモジュールを直接交換し、大サイズＬＣＤのメンテナンスが実行可能になるような背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置を提供することにある。

前述目的を達成できる背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置は、主として、ＬＣＤと、ＬＥＤ照明モジュール及び反射プリズム・モジュールと、を含む。前記ＬＥＤ照明モジュールはＬＣＤの背面に装着され、且つ複数のＬＥＤユニットをフラット・プレートの上に配置して形成される。各ＬＥＤユニットには発光ポイントと、数個の光線透過孔と、導光レンズと、を含む。前記発光ポイントは、フラット・プレートのＬＣＤに背を向けた一面に設置され、数個の光線透過孔は前記発光ポイント周囲のフラット・プレートの上に配置され、且つ前記導光レンズを前記光線透過孔のＬＣＤに面した一面にパッケージされる。前記反射プリズム・モジュールは、ＬＥＤ照明モジュールの背面に設置され、且つ複数のプリズムをベース・プレートの上に配置して形成されている。こうすることによって、前記ＬＥＤユニットが起動すると、その発光ポイントがプリズムに向かって光線を発射し、前記プリズムの表面には反射面が設置され、前記光線が反射面に当ると反射を行い、且つ前記光線透過孔を経由して光線を導引し、最後に前記導光レンズによって光線を均一にＬＣＤの上に投射する。

本考案によれば、ＬＣＤに高輝度及び高飽和度の色合いを表現させ、製造コストを下げ、大サイズＬＣＤの生産合格率を向上させることが出来、且つメンテナンスを容易にし、特に大サイズのＬＣＤに適している。

図１から図３に示すように、本考案は背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置を提供するもので、主として、ＬＣＤ１と、ＬＥＤ照明モジュール２及び反射プリズム・モジュール３と、を含む。前記ＬＥＤ照明モジュール２はＬＣＤ１の背面に装着され、前記反射プリズム・モジュール３はＬＥＤ照明モジュール２の背面に設置され、これによって、前記ＬＥＤ照明モジュール２は光源を発射することができる、この光源は、前記反射プリズム・モジュール３を経由して均一にＬＣＤ１の上に反射され、前記ＬＣＤ１に一層明るくて均一な画面を表現させる。

前述ＬＥＤ照明モジュール２は、複数のＬＥＤユニット２１をフラット・プレート２２の上に配置して形成され、各ＬＥＤユニット２１には、発光ポイント２１１と、数個の光線透過孔２１２及び導光レンズ２１３を含み、前記フラット・プレート２２は、位置決め板２２１と電気回路板２２２を合併して形成されている。前記発光ポイント２１１は、ＬＣＤ１に背を向けた電気回路板２２２の一面に設置され、即ち、光線は後ろへ向かって発射され、更に導線２１４を電気回路板２２２の上に配置して直列・並列を行うことによってＬＥＤユニット２１の機能を導通する。前記数個の光線透過孔２１２は、前記発光ポイント２１１周囲の電気回路板２２２の壁面に配置され、前記数個の導光レンズ２１３は、光線透過孔２１２に対応してＬＣＤ１の一面に向かった位置決め板２２１にパッケージされ、且つ前記導光レンズ２１３は、両凸レンズ構造であり、その一端は光線透過孔２１２内にはめ込まれている。又、前記反射プリズム・モジュール３は、複数のプリズム３１をベース・プレートに配置して形成されると共に、一つ一つのプリズム３１はそれぞれ一個のＬＥＤユニット２１に対応している。

このようにして、前記ＬＥＤユニット２１が起動すると、その発光ポイント２１１がプリズム３１に向かって光線を発射する、前記プリズム３１の表面には反射面３２が設置され、前記光線が反射面に当たると、反射を行い、且つ前記光線透過孔２１２を経由して光線を導引し、最後に、前記導光レンズ２１３によって光線をＬＣＤ１の上に均一に投射する。前記導光レンズ２１３は両凸レンズ構造であるため、光線の分布面を一層大きく、一層均一にすることが出来る。前記光線の反射が最大効果を生じるようにするため、前記プリズム３１表面の反射面３２をＬＥＤユニット２１上の光線透過孔２１２に正面対応するように調整して、一つ一つの反射面３２に対応する光線透過孔２１２をもたせることが出来る。尚、前記プリズム３１表面の反射面３２には、高反射性の鏡面材質を採用し、前記導光レンズ２１４には、高透過率の材質を採用するとよい、しかし、材料は本請求の項目ではないので、ここでは贅述しない。

図４を参照して、大サイズＬＣＤの製造及びメンテナンスを容易にするため、本考案に係るＬＣＤバックライト照明装置をモジュール化設計とした、即ち前記ＬＥＤ照明モジュール２及び反射プリズム・モジュール３を単一規格の小サイズ設計とし、大サイズのディスプレイ面積が必要な場合は、数個の小型ＬＥＤ照明モジュール２及び反射プリズム・モジュール３を所要の寸法に組み合わせてニーズに対応することが出来る。

図５・図７を参照して、前記フラット・プレート２２の上のＬＥＤユニット２１を陣列式配置又は交差式配置としてもよく、交差式配置を採用する場合は、単位面積のフラット・プレート２２上に更に多くのＬＥＤユニット２１を設置することによって、一層明るい画面及び一層飽和した色彩をもたらすことが出来る。

尚、図４に示すようなＬＣＤの組み合わせ方式では、その任意の二つのフラット・プレート２２の間には明らかな隙間があり、その辺縁の受光効果が比較的弱まり、光線の均一度に誤差が生じる可能性がある。従って、図６・図８・図９に示すように、本考案では、前記フラット・プレート２２の周囲に取り付けエッジ２２３を設置して、任意二枚のフラット・プレート２２が取り付けエッジ２２３によって結合できるようにした。前記取り付けエッジ２２３の設計を採用すると、任意二枚のフラット・プレート２２間の結合を一層安定させると共に、二枚のフラット・プレート２２が相互に深く相手にはまり込むので、二枚のフラット・プレート２２間の隙間が比較的目立たなくなり、光線が均一に投射し、考案の要求を達成できる。
前述発光ポイント２１１は、高輝度白光の発光ユニットであり、赤・緑・青の三原色による発光ユニットで形成されるか、或いは勿論、更にその他多くの色彩の発光ユニットで形成されてもよい。

以上は、本考案の実行可能な実施例についての詳細な説明であるが、これらの実施例は本考案の請求範囲を制限するものではなく、凡そ本考案の技芸精神を逸脱せずになされる等価実施又は変更は、すべて本案の請求範囲に含まれるものとする。

本考案に係るＬＣＤ照明モジュール及び反射プリズムモジュールの設置例斜視図である。本考案に係るＬＣＤ照明モジュールの発光ポイント及び光線透過孔の配置例図である。本考案の作動原理図である。本考案の大サイズＬＣＤ組み合わせ例図である。本考案の陣列式ＬＥＤユニット設置例図である。本考案の陣列式ＬＥＤユニット取り付けエッジの設置例図である。本考案の交差式ＬＥＤユニット設置例図である。本考案の交差式ＬＥＤユニット取り付けエッジの設置例図である。本考案の取り付けエッジの組み合わせ例図である。

符号の説明

１ＬＣＤ
２ＬＥＤ照明装置２１ＬＥＤユニット
２１１発光ポイント２１２光線透過孔
２１３導光レンズ２１４導線
２２フラット・プレート２２１位置決め板
２２２電気回路板２２３取り付けエッジ
２３反射プリズム・モジュール
３１プリズム３２反射面

Claims

ＬＥＤ照明モジュールと、反射プリズム・モジュールと、を含み、
前記ＬＥＤ照明モジュールは、複数のＬＥＤユニットをフラット・プレートの上に配置して形成され、且つ前記ＬＥＤユニットはＬＣＤの背面に装着されると共に、ＬＣＤに背いたフラット・プレートの一面に設置された発光ポイントを含み、前記発光ポイント周囲のフラット・プレートには光線透過孔を設置し、且つ前記光線透過孔のＬＣＤに向かった一面に導光レンズをパッケージしてあり、
前記反射プリズム・モジュールは、複数のプリズムをベース・プレートの上に配置して形成されると共に、ＬＥＤ照明モジュールの背面に設置され、一つ一つのプリズムはそれぞれ一個のＬＥＤユニットに対応していることを特徴とする、
背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置。
前記プリズム表面に反射面を設置し、前記反射面の光線の反射方向が前記ＬＥＤユニット上の光線透過孔に対応していることを特徴とする、請求項１に記載の背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置。
前記導光レンズは、両凸レンズであり、その一端はフラット・プレートの光線透過孔の中にはめ込まれていることを特徴とする、請求項１に記載の背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置。
前記発光ポイントは、高輝度白光の発光ユニットであることを特徴とする、請求項１に記載の背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置。
前記発光ポイントは、赤・緑・青三原色の発光ユニットであることを特徴とする、請求項１に記載の背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置。
前記ＬＥＤユニットは、フラット・プレートの上に陣列式配置を呈することを特徴とする、請求項１に記載の背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置。
前記ＬＥＤユニットは、フラット・プレートの上に交差式配置を呈することを特徴とする、請求項１に記載の背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置。
前記フラット・プレートの周囲には、取り付けエッジを設置して、任意二枚のフラット・プレートが取り付けエッジによって結合できるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の背後投射式ＬＣＤバックライト照明装置。