(57)【要約】【課題】  従来のバックライト装置は、直下照明型あるいはエッジ照明型に関わらず、発光体からの光がすべて有効に照明光として使われるわけではなく、漏洩光、散乱光等による無効な電力の消費があり、これの削減が大きな課題であった。【解決手段】照明する面以外の漏洩光や散乱光が照射する面に、フォトダイオード、フォトトランジスタ、あるいは一般的にソーラーパネルと総称される光電変換素子を配して、無効な光を回収して電力として有効に活用する方法を提案するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置、写真、ポスター等を背面側から照明するいわゆるバックライト装置であって、発光素子から照射された光のうち照明方向以外の方向に散乱する無効な光の照射面に、光電変換型半導体素子であるフォトダイオード、フォトトランジスタ、あるいは一般的にソーラーパネルと呼称される光電変換素子を配し、その光電変換素子が受光した際に発生する起電力を回収電力として再利用する構造のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、液晶表示機、ポスター、写真等の背面照明装置いわゆるバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】たとえば液晶表示装置通称ＬＣＤ等は、素子自体は発光機能を持たないために、背面に光源を配して照明することが一般的である。  その背面照明装置いわゆるバックライトは、広い面積を一様に照明するために薄型大面積であることが要求される。  また近年電子機器にはその省エネルギー性が必要不可欠な性能の一つとしてあげられる。  液晶表示装置は液晶部分の電力消費はきわめて少ないかわりに、バックライトで消費される電力が相対的に大きな割合を占める。  そこでこのバックライトの消費電力を下げることは液晶表示装置にとってきわめて重要であり、もちろん写真、ポスター等の静止画用バックライトにとってもその要求は大である。【０００３】バックライトの方法、種類は多種多様であるが、まずそのいくつかの例を図をもって説明する。  バックライトの方式は大きく分けて２種類すなわち表示面の背面側に光源となる蛍光管や発光ダイオード通称ＬＥＤを複数配置するいわゆる直下照明方式と、透明なアクリルやポリカーボネート板等のエッジに光源を配し、導光板いわゆるライトガイド機能によって入射光を均一に面方向に分散させて照明するいわゆるエッジライト方式がある。【０００４】直下照明方式の一例として断面図である図９をもってその作用を説明する。  図９は発光体５として熱陰極蛍光管通称ＨＣＦＬあるいは冷陰極蛍光管通称ＣＣＦＬを配しているが、近年では発光ダイオード通称ＬＥＤを用いる場合もある。  これら発光体５の背面側には通常光反射板４が配され、また発光体と被照明体たとえば液晶表示装置や写真等の間には光を均一に分散させるために散乱板３が配されている。  このようにして発光体からの光をできるだけ有効にしかも均一に被照明体を照射するように各種の工夫がなされているが、光の利用率は必ずしも有効ではなく、とくに背面側への漏洩光による損失は反射板４をもってしても完全ではなく、光の利用率は５０〜７０％程度である。【０００５】またエッジライト方式の一例として断面図である図１０をもってその作用を説明する。  発光体５には上記と同じくＨＣＦＬ、ＣＣＦＬあるいはＬＥＤが用いられる。  この方式では透明なアクリル板６等のエッジから入射された光８が、板の前面と背面で反射を繰り返しながら照射端とは反対側の端面まで達する間に板の背面側に配された反射パターン７で少しずつ前面側に照射され、板の前面全体が均一に発光するようになされている。  反射パターン７は導光板の背面側に印刷等の方法で形成されたドット状のパターンであり、導光板の前面に光を反射させる重要なものであるが、ドット状パターンのため背面側への漏洩光がある。  この板６は導光板と呼ばれるが、同じ導光型でも板を用いずに反射板４の工夫で同様な作用をする方式のものもある。  図１０では反射板として、発光体を囲むようにして導光板以外の方向に照射される光を反射させる発光体側反射板、散乱パターンの隙間から背面側に漏洩してしまう光を反射させる背面側反射板、また発光体と対向側の端面から漏洩する光を導光板内に戻す対向端面反射板がある。  導光板の反射効率を上げるために導光板の厚さに傾斜を持たせる場合もある。  さらに高輝度の照明が必要な場合には発光体を導光板の両側に配する場合もある。  しかしながらいずれも発光体からの光が全て照明光として有効に用いられず、発光体の背面側、導光板の散乱パターン側、あるいは入射面とは反対側の端面等の漏洩があり、それらの面に配された反射板をもってしても光の損失は避けられず、光の利用率は４０〜５０％程度である。【０００６】
【非特許文献１】『ウィキペディア（Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ）』：項目「バックライト」
【特許文献１】特許出願平１１−２３３９１９
【特許文献２】特許出願２００４−２４７６１４
【特許文献３】特許出願２００４−２０４４４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】上述したようにバックライトは直下照明型、エッジライト型いずれも光漏洩による損失が避けられず、各漏洩面に配された反射板だけでは反射板で反射された光が照射面に有効に到達するためには途中で再度反射吸収がなされるためである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】漏洩光を電力として回収する方法として本発明では図９または図１０の反射板４の代わりに、あるいは反射板４の一部に光電変換素子例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、あるいはいわゆるソーラーパネルを用い、反射または漏洩によって無効に消費される光を電気的に変換し、電力として再利用する方法を提案するものである。  なお本発明はバックライトの方式として直下照明型でもエッジ照明方式でも適用可能である。【０００９】本発明を直下照明型バックライトに応用する場合、たとえば上述の図９に例示の蛍光管を用いる方式では、背面側の反射板４の一部にフォトダイオード、フォトトランジスタ等の光電変換用半導体素子をアレイ状にして配する事が出来る。  また反射板４の一部または全体をいわゆるソーラーパネルと呼ばれる光電変換素子を置き換えることで形成出来る。発光素子にＬＥＤを用いる場合には、ＬＥＤと上記フォトダイオードやフォトトランジスタを交互に分散して配すれば、背面側に照射された光を効率よく電力に変換出来る。【００１０】本発明をエッジ照明型バックライトに応用する場合、たとえば前述の図１０に例示の蛍光管を用いる方式では、反射板４が配されている３カ所すなわち発光管５の周囲、導光板６の背面の散乱パターン側、さらに導光板６の発光管５と対向する端面側、これらのすべて、あるいはどれかの反射板の全部あるいは一部にフォトダイオード、フォトトランジスタ、またはソーラーパネル等の光電変換素子を配する事が出来、これによって無効な光を電力として回収が可能となる。【００１１】また、上記の方法で漏洩光を電力として回収する方法は、光電変換素子をアレイ状に配置接続し、発生する起電力を利用して直接発光体駆動回路にフィードバックすることで発光体の駆動電力を低減することが出来るほか、パソコン内部電源の補助電源として様々な利用が考えられる。
【発明の効果】
【００１２】本発明によれば、従来のバックライトの消費電力を大幅に削減することが出来、また回収した電力を他の装置の補助的電源として利用できる。【００１３】
【００１４】
【発明を実施するための形態】
【００１５】以下に添付図面を参照して、本発明の電力回収機能付きバックライトの最良な実施形態を詳細に説明する。
【００１６】［第１の実施形態］
図１は、本発明を直下照明型のバックライトに応用した第１の実施形態にかかる構造を概略的に示した光電変換素子９の配置図とその断面図で、発光体５としては直管型の冷陰極蛍光管あるいは熱陰極蛍光管を用い、断面図の上方側が観測者側、即ち被照射側で通常は照明の均一性のために散乱板３を配する。  そして下方側すなわち発光管５側の下方に光電変換素子９であるフォトダイオード、フォトトランジスタ等が配されている。  図１においては光電変換素子９と反射板４の位置関係として、反射板４に素子の位置に対応した小孔１０をあけて窓とし、反射板の背面側に素子を配しているが、小孔１０を開けずに素子９を直接反射板４の上に配してもよい。
【００１７】［第２の実施形態］
図２は、同じく本発明を直下照明型のバックライトに応用した第２の実施形態にかかる構造を概略的に示した光電変換素子５の配置図とその断面図であり、図１の光電変換素子９として用いたフォトダイオード、フォトトランジスタ等の代わりに、図２のように半導体素子と同様な作用で光を電力に変換するソーラーパネル１１を配する事も出来る。  ソーラーパネル１１にはプラスティックシートを基板にした薄膜型光電変換素子もあるので、本発明に適用することで薄型化が可能になる。  なお背面のソーラーパネル１１以外の部分は従来の発光管５、前面側の散乱板３等はそのまま使用することができ、構造もほぼ同様である。
【００１８】［第３の実施形態］
図３は、同じく本発明を直下照明型のバックライトに応用した第３の実施形態にかかる構造を概略的に示した光電変換素子９と発光素子５の配置図とその断面図で、発光体としては白色のＬＥＤを想定している。  光電変換素子９とＬＥＤ５は共に半導体チップのため、同一面に適度な間隔とパターンで配することで構成を簡略化出来る。  また上述図１と同様にして反射板と併用することも出来る。  そのほかの構造は図１、図２と同様である。
【００１９】［第４の実施形態］
図４は、本発明を図１０に示したエッジライト型のバックライトに応用した第４の実施形態にかかる構造を概略的に示した光電変換素子９の配置図とその断面図で、発光体５としては直管型の冷陰極蛍光管ＣＣＦＬあるいは熱陰極蛍光管ＨＣＦＬを用い、断面図の上方側が観測者側、即ち被照射側で通常は照明の均一性のために散乱板３を配する。  導光板６としては通常の同種バックライトと同じく透明なアクリルあるいはポリカーボネイト等の板を用い、反射パターン７を背面側に有している。  そして導光板６の発光管５と対向する側の端面には既述した実施例と同様の光電変換素子９であるフォトダイオード、フォトトランジスタ等がアレイ状に配され、端面から漏洩する光を回収する。
【００２０】［第５の実施形態］
図５は、同じく本発明をエッジライト型のバックライトに応用した第５の実施形態にかかる構造を概略的に示した光電変換素子９及び１１の配置図とその断面図で、発光体５としては直管型の冷陰極蛍光管あるいは熱陰極蛍光管を用いている。  ここでは図４に示した端面のみならず蛍光管５を囲う部位と、反射パターンのある背面側に光電変換素子を配した構造である。  蛍光管５を囲う部分は半導体チップの光電変換素子でもよいが、フレキシブルタイプのソーラーパネルでもよい。  また図５では背面側にもソーラーパネルを配しているが、言うまでもなく他の光電変換素子でもよく、反射板との併用もあり得る。
【００２１】［第６の実施形態］
図６は、本発明を同じくエッジライト型のバックライトに応用した第６の実施形態にかかる構造を概略的に示した光電変換素子９の配置図とその断面図で、発光体５としては左側にＬＥＤをアレイ状に配し、右側には光電変換素子９であるフォトダイオード、フォトトランジスタ等がアレイ状に配され、端面から漏洩する光を回収する。  背面側に関しては前述の実施例に準ずるため省略する。
【００２２】［第７の実施形態］
図７は、同じく本発明をエッジライト型のバックライトに応用した第７の実施形態にかかる構造を概略的に示した光電変換素子５の配置図とその断面図で、左右ともに発光体５としてＬＥＤを、光電変換素子９としてフォトダイオード、フォトトランジスタ等の半導体素子を交互にアレイ状に形成した構造になっている。  断面図では両素子が上下に重なりあっているように見えるが、これは説明のための便宜上の配置で、実際には平面上に配されていることは言うまでもない。  その他の構造は両端照明エッジライト型バックライトと反射パターンを含め同じであり、前述の実施例に準ずるため説明を省略する。
【００２３】［第８の実施形態］
図８は、回収した光を電力として利用するための回路構成の一例を概略的に示した回路図である。  図の左側は発光ダイオードすなわちＬＥＤ５を駆動するごく一般的な回路の概略である。  また右側は光電変換素子９であるフォトダイオードの接続図で、起電力を適当な電圧として取り出すために複数のフォトダイオード９が直列に結線されている。  図ではこの発光部と受光部はダイオードで簡略に接続してあり、これによって回収された電力は発光回路に還流され、全体として省エネルギー型のバックライトが構成出来る。  また回収電力を発光部以外で再利用するためには、この接続を基本として各種の応用が可能である。
【００２４】以上、発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲での種々の変更、置換、追加、特に基本的なバックライト構造と光電変換素子の組み合わせ及び配置等は多くの組み合わせが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】蛍光管直下照明型バックライトにフォトダイオードを配したバックライト構造
【図２】蛍光管直下照明型バックライトにソーラーパネルを配したバックライト構造
【図３】ＬＥＤ直下照明型バックライトにフォトダイオードを配したバックライト構造
【図４】蛍光管エッジ照明型バックライトにフォトダイオードを配したバックライト構造
【図５】蛍光管エッジ照明型バックライトの光漏洩面すべてに光電変換素子を配したバックライト構造
【図６】ＬＥＤアレイとフォトダイオードアレイをそれぞれ両端に配したエッジ照明型バックライト構造
【図７】ＬＥＤとフォトダイオードを交互に配列したアレイを両端に配したエッジ照明型バックライト構造
【図８】ＬＥＤ発光回路と光電変換素子を組み合わせた電力回収回路構成例
【図９】従来の直下照明型バックライトの構造例
【図１０】従来のエッジ照明型バックライトの構造例
【符号の説明】
【００２６】１      照明光（有効に使われる光）
２      反射光（無効になる光）
３      散乱板
４      反射板
５      発光体（熱陰極蛍光管、冷陰極蛍光管、発光ダイオード等）
６      導光板（透明なアクリル、ポリカーボネート等の板）
７      反射パターン
８      入射光（エッジから導光板へ入射する光）
９      光電変換素子（フォトダイオード、フォトトランジスタ等）
１０    小孔（反射板に形成された窓）
１１    ソーラーパネル（結晶型、薄膜型、有機薄膜型、フレキシブル型等）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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