JP2004006139A

JP2004006139A - 発光装置

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Publication number: JP2004006139A
Application number: JP2002160333A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Haniyu; 羽生　篤史
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP4371631B2

Abstract

【課題】断熱性に優れるとともに、軽量化を図ることができる発光装置を提供する。
【解決手段】透光性を有し、内部に気泡６ａが設けられた材料により、冷陰極管２からの光を拡散する拡散板６を構成する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイやシャウカステン等に用いられ、光源からの光を拡散する拡散板を備えた発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
発光装置には、例えば液晶ディスプレイのバックライトを構成するものがあり、当該発光装置はその光源の光を照射対象物である液晶パネルの背後から当てて、そのパネル前面に所望画像を形成する。また、上記バックライトは、光源の配置の仕方によってサイド型と直下型とに大別されるが、１５インチを超えるような大型ディスプレイでは、サイド型に比べて構造が簡単で軽量な直下型のバックライト（発光装置）が用いられてきている。
【０００３】
ところで、上記のような発光装置では、一般的に、拡散板によって光源からの光を拡散することにより、その光源のランプイメージを消して均一な発光品位を得ている。
ところが、上記拡散板は、従来、ガラスまたはアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の合成樹脂を基板として、これらの基板内部にビーズなどの拡散粒子等の拡散材を分散したものが通常用いられており、拡散板ひいては発光装置の重量が増加したり、それらのコストアップを招いたりするという問題があった。また、拡散板は光源の光路上に配置されているが、その光源で発生した熱を液晶パネルなどに向かって伝えて、当該パネルなどでの温度上昇を生じることがあった。
【０００４】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、断熱性に優れるとともに、軽量化を図ることができる発光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光装置は、光源と、
前記光源からの光を拡散する拡散板とを備え、
前記拡散板を、透光性を有し、内部に気泡が設けられた材料により構成したことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００６】
上記のように構成された発光装置では、拡散板が透光性及び内部に気泡を有する材料により構成されているので、拡散板は光源から入射した光を上記気泡によって拡散して外部に照射することができる。また、拡散板の内部に存在する気泡により、当該拡散板の密度を小さくすることができ、さらには光源で発生した熱を当該拡散板の気泡で効率的に遮断することができる。
【０００７】
また、上記発光装置（請求項１）において、前記材料が、発泡樹脂材料であることが好ましい（請求項２）。
この場合、気泡を内部に有する上記拡散板を容易に形成することができる。
【０００８】
また、上記発光装置（請求項１または２）において、前記拡散板を保護する保護シートを設けてもよい（請求項３）。
この場合、保護シートが拡散板を保護することにより、拡散板が傷付くのを確実に防いで当該拡散板における光源からの光の拡散性を維持することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の発光装置を示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、液晶ディスプレイ用の直下型バックライトに適用した場合について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による発光装置の要部構成例を示す断面図である。
図において、本実施形態の発光装置１は、図の紙面と垂直方向に互いに平行に配置された線状光源としての複数、例えば５本の冷陰極管２と、一端部側に開口部が設けられ、上記冷陰極管２を収納する筐体としてのフレーム３と、このフレーム３の底面３ａに設けられ、フレーム３の上記開口部に向かって冷陰極管２の光を反射する反射層４とを備えている。また、発光装置１には、上記フレーム３の外側に取り付けられ、冷陰極管２の点灯装置を構成するインバータ部５と、フレーム３の開口部側に配置され、冷陰極管２からの光を拡散する拡散板６と、拡散板６上に配置された複数の光学シート７とが設けられており、図の二点鎖線にて示す照射対象物である液晶パネル８の一面に光学シート７から冷陰極管２の光を照射する。なお、液晶パネル８は、その内部を発光装置１から照射された光、つまり冷陰極管２からの照射光が通過するのを画素単位に許容、または阻止することにより、当該パネル８の他面を表示面として所望画像を形成し表示する。
【００１１】
上記冷陰極管２は、上記液晶パネル８の真下に配置された例えば白色光を発光する蛍光ランプにより構成されており、上記インバータ部５から供給される電力により高周波で点灯する。また、冷陰極管２は、上記拡散板６に入射される光がその拡散板全面で均一なものとなるようにフレーム３内で互いに等間隔に配置されている。
上記フレーム３は、金属または合成樹脂により構成されたものであり、液晶パネル８の形状に応じて例えば矩形状に形成された上記拡散板６の下面側外周縁部に当接して保持する段差部３ｂがその開口部側に形成されている。また、この段差部３ｂは、図に示すように、拡散板６の側面との間に隙間をおいて拡散板６を保持するようになっており、拡散板６が冷陰極管２で生じた熱などにより熱膨張したときでも、段差部３ｂの内面と拡散板６の側面とが接触するのを防ぐように構成されている。これにより、たとえ拡散板６が周囲温度の上昇によって熱膨張したときでも、上記内面との接触による応力が拡散板６の内部に生じるのを防止して撓みなどの変形が拡散板６に発生するのを防いで、液晶パネル８の上記表示面に発光ムラが生じるのを極力抑えることができる。
【００１２】
上記反射層４は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート等の合成樹脂フィルムやアルミニウム等の金属薄膜により構成されたものであり、冷陰極管２側の表面が白色に塗装されて冷陰極管２の照射光を拡散板６側に効率よく反射する。なお、この説明以外に、光反射率の高い白色や銀色等の塗料をフレーム３の底面３ａ、さらには側面（つまり、フレーム３の全ての内側表面）に塗布して、上記反射層４を構成してもよい。
上記拡散板６は、透光性を有し、内部に気泡が設けられた材料により構成されたものであり、冷陰極管２から液晶パネル８に至る照射光の光路上に配置され、入射した照射光を拡散することによってランプイメージを消して液晶パネル８の上記表示面全体を均一な明るさにするとともに、上記照射光を効率よくパネル表示面に伝えてその表示面での輝度を向上させる。また、この拡散板６の厚みは、１〜１０ｍｍ程度、好ましくは１〜３ｍｍであり、光学シート７を経て液晶パネル８に伝播される照射光の伝達ロスを抑えて上記表示面での輝度低下を極力防ぐように薄く形成されている。
【００１３】
具体的にいえば、拡散板６は、発泡剤または泡化剤を添加した合成樹脂材料により成形された発泡樹脂であり、図に示すように、完全に独立した細胞（セル）状の気泡６ａが拡散板６の内部に多数存在している。この拡散板６では、その下側表面から入射した上記照射光を気泡６ａで拡散し上側表面から光学シート７に向かって照射する。
より具体的には、上記合成樹脂材料は、発泡アクリル、発泡ＰＥＴ、発泡スチロールなどの白色または無色の発泡ポリマーであり、気泡６ａ内に含まれる窒素、一酸化炭素などの気体を発生するアミド化合物やペンタン等の発泡剤または泡化剤を用いてアクリル樹脂等の重合体からなる基板内部に上記気泡６ａを形成したものである。また、この合成樹脂材料には、例えば１００℃以下で変形や変色等を発生しないものが選択されており、拡散板６が周囲温度変化の影響を受けることなく、冷陰極管２からの照射光を拡散し液晶パネル８側に照射するようになっている。
【００１４】
また、拡散板６では、上記気泡６ａの個数、大きさ、形成箇所などを調整することにより、液晶パネル８の上記表示面が所望の発光品位で発光する。さらには、気泡６ａを調整することにより、剛性等の所望の機械的強度を拡散板６に付与して、拡散板６が上記フレーム３に保持されたときに当該拡散板６に反り等の変形が生じるのを極力抑えるようになっている。尚、１５インチの液晶ディスプレイ用の拡散板６を構成する場合では、当該拡散板６の対角線の交点箇所での反り寸法が１ｍｍ以内となるよう基板材質や気泡形成数などが最適に選択されている。
【００１５】
なお、気泡を有する拡散板としては、独立したセル状の気泡６ａを有するもの以外に、連続気泡、簾の入った樹脂などの内部に光拡散可能な空洞を有する樹脂よりなるものでもよい。このような空洞は、例えば金型に射出成形するときに、高速に射出したり、圧力を低くすることで合成樹脂材料内に溶解しているガスを膨張させたりすることにより形成される。
また、石英ガラス等の透光性を有するガラス内部に、冷陰極管２からの照射光を拡散する気泡等の空洞を設け、拡散板６を構成してもよい。
【００１６】
上記光学シート７は、プリズムや凸凹などを有するシート材により構成されたものであり、拡散板６から放射された冷陰極管２からの照射光を、上記液晶パネル８に集光して当該パネル表示面での輝度をさらに向上させるようになっている。また、図１では、拡散板６と二つの光学シート７とが各々互いに離れた状態を図示しているが、実際には、下方の光学シート７が拡散板６の上面（出光面）に密接した状態で発光装置１内に組み込まれており、この下方の光学シート７は比較的脆い性質の上記発泡樹脂材料からなる拡散板６を保護する保護シートを兼用している。
【００１７】
以上のように構成された本実施形態では、拡散板６が上記合成樹脂材料により構成されているので、拡散板６はその内部の気泡６ａによって冷陰極管（光源）２からの照射光を拡散して外部の液晶パネル（照射対象物）８に向かって照射することができる。これにより、上記従来例と異なり、拡散材を省略することができるとともに、当該拡散板６の密度を小さくすることでき、よって拡散板６の単位体積当たりの材料所要量を少なくすることができる。従って、拡散板６の重量及び材料費を抑えることができ、発光装置１の軽量化を図ることができるとともに、当該装置１をコスト安価に製造することができる。
【００１８】
また、気泡６ａが拡散板６の内部に多数存在しているので、冷陰極管２で発生した熱を遮断することができ、発光装置１の断熱性を向上することができるとともに、従来例と異なって上記熱が液晶パネル８に伝えられるのを防ぐことができる。この結果、液晶パネル８の温度上昇を防ぐことができ、温度上昇に起因して色ムラなどがパネル８で生じるのを防止することができる。
【００１９】
また、拡散板６は、その気泡６ａを調整することにより、当該拡散板６に反り等の変形が生じるのを極力抑えるようになっているので、拡散板６の材料所要量を少なくし軽量化している点とも相まって、１５インチを超えるような大画面の液晶ディスプレイ用の発光装置１を容易に、かつ高性能に構成することができる。
具体的には、図１に示したように、拡散板６の下面側外周縁部がフレーム３に保持されたとき、拡散板６の自重による荷重が当該拡散板６、特にその中央部分に作用して、拡散板６をフレーム３の底面３ａに向かって下側に反り等の変形を生じさせようとする。しかしながら、上記荷重は気泡６ａによって分散され、拡散板６を下側に変形させようとする力が弱められる。すなわち、気泡が存在しない同じ厚みの従来の拡散板に比べて強度が増す。さらに、軽量化によって自重が減っているため、拡散板６に変形が生じるのを極力抑えられる。この結果、冷陰極管２と拡散板６との間の距離が、上記変形によって変化するのを抑制することができ、上記距離の変化に起因する液晶パネル８での発光ムラの発生を防ぐことができる。さらには、拡散板６の下面に接して当該拡散板６を支持する支持ピン等の支持部材をフレーム３に設ける必要がなく、上記支持部材の陰影が液晶パネル８の表示面に現れることのない、高品位な大画面ディスプレイに好適な直下型バックライトを、発光装置１を用いて簡単に構成することができる。
【００２０】
これに対して、気泡を含まない従来の上記拡散板では、本実施形態の拡散板６とは異なり、照射対象物（液晶パネル）の大型化に伴って当該拡散板の外形寸法を大きくしたときに、拡散板の強度が不足する。それゆえ、拡散板の周りを支持する中空構造の直下型バックライトを構成した場合、当該拡散板に反り等の変形が生じる。このため、上記支持部材で拡散板を支持した場合には、その部材の陰影がパネル表示面に現れ、当該表示面での発光品位が低下する。また、拡散板を厚くしてその強度を向上した場合には、パネルに照射される光量が低下することから上記表示面での輝度低下を生じたり、拡散板の重量増加によってサイド型に比べて軽量であるなどの直下型本来の優れたメリットが薄められてしまう。
【００２１】
また、本実施形態では、発泡樹脂材料により、拡散板６を構成しているので、気泡６ａが内部に有する拡散板６を容易に形成することができ、発光装置１の軽量化をより簡単に図ることができる。しかも、拡散板６及び発光装置１の製造コストをさらに抑えることができる。また、合成樹脂材料からなる基板は、ガラス基板に比べ、耐熱性及び耐衝撃性に優れ、しかも軽量でコスト安価であり、これらの優れた特性をもつ拡散板６をより簡単に構成することができる。
また、本実施形態では、拡散板６に密接した光学シート７が当該拡散板６を保護する保護シートを兼用しているので、発光装置１や液晶ディスプレイの組立時や輸送時などで拡散板６が傷付くのを確実に防ぐことができ、当該拡散板６での上記照射光の拡散率や出射方向などの光拡散性を維持することができる。これにより、拡散板６の損傷に起因する上記表示面での輝度低下などの性能低下を抑えた発光装置を構成することができる。さらには、拡散板６が上記発泡樹脂材料で形成されていることから、その表面形状は凹凸状であり、しかも拡散板６は静電吸着によって塵埃を凹凸状の表面に付着し易いが、保護シートで拡散板６を保護することにより、塵埃の付着などによる汚れが拡散板表面に生じるのを防止することができ、液晶パネル８に発光表示される表示画像が拡散板６の汚れに起因して部分的に不明瞭なものになったり、画質などの低下を生じたりするのを防ぐことができる。なお、この説明以外に、光学シート７が不要な発光装置を構成した場合は、例えば透明なアクリルシート材を保護シートとして拡散板６の上面などに設けることが好ましい。また、拡散板６の上に、輝度を上げるなどの目的で、拡散シート、プリズムシート、あるいは偏光シートなどを載せてもよい。
【００２２】
なお、上記の説明では、液晶ディスプレイ用の直下型バックライトに適用した場合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、光源からの光を拡散板にて拡散する発光装置であれば何等限定されない。具体的には、本発明の発光装置は、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話等を含む携帯情報端末（ＰＤＡ）に用いられ、光源からの光を所定方向に導く導光板を備えたサイド型バックライトに適用することができる。また、写真ネガ、レントゲン写真等に光を照射して視認をし易くするためのライトボックスや、看板や駅構内の壁面などに設置される広告等をライトアップする発光装置に好適に用いることができる。
【００２３】
また、上記の説明では、線状光源である冷陰極管２からの照射光を用いた構成について説明したが、本発明は上記拡散板６にて光源の光を拡散し照射対象物を照射できるものであれば何等限定されるものではなく、熱陰極管などの線状光源、あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）やメタルハライドランプ等の高輝度放電ランプなどの点状光源を用いることもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の発光装置によれば、拡散板はその内部に存在する気泡によって光源からの光を拡散して外部に照射することができるので、上記従来例と異なり、拡散材を省略することができるとともに、当該拡散板の密度を小さくして拡散板の重量を抑えることができる。この結果、発光装置の軽量化を図ることができる。また、拡散板はその気泡によって光源で発生した熱を効率的に遮断することができるので、断熱性に優れた発光装置を構成することができる。
【００２５】
また、請求項２の発光装置によれば、気泡が内部に有する上記拡散板を容易に形成することができるので、発光装置の軽量化をより簡単に図ることができる。また、拡散板は合成樹脂材料を基板として構成されるので、ガラスを基板とする拡散板に比べて、耐熱性及び耐衝撃性に優れ、しかも軽量でコスト安価な拡散板をより簡単に構成することができる。
【００２６】
また、請求項３の発光装置によれば、拡散板が傷付くのを確実に防いで当該拡散板における光源からの光の拡散性を維持することができるので、性能低下を抑えた発光装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による発光装置の要部構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　発光装置
２　　冷陰極管（光源）
６　　拡散板
６ａ　気泡
７　　光学シート

Claims

光源と、
前記光源からの光を拡散する拡散板とを備え、
前記拡散板を、透光性を有し、内部に気泡が設けられた材料により構成した、
ことを特徴とする発光装置。
前記材料が、発泡樹脂材料であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記拡散板を保護する保護シートを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。