JP2002040970A

JP2002040970A - 面光源装置

Info

Publication number: JP2002040970A
Application number: JP2000226806A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Haruyama; 俊一春山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】広告照明、平面型照明、案内表示パネル、時
計文字板、液晶表示装置などに応用される面光源あるい
は導光板として利用する面光源装置において、発光面の
輝度並びに発光の均一性を大きく向上させかつ製造性を
飛躍的に向上させることが可能な構成。【解決手段】冷陰極管からの紫外線を管近傍で紫外線
除去膜を介して大きく減衰又は遮断しておき、導光部自
体に中空部を設けたり、バックパネルと発光面パネルと
の間の空間部を形成してこれを中空導光部となし、可視
光線をこの中空部中を通過させて、反射防止膜を介して
効率よく発光面より放光させることにより、発光面の輝
度並びに発光の均一性を大きく向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、広告照明、平面
型照明、案内表示パネル、時計文字板、液晶表示装置な
どに応用される面光源あるいは導光板として利用する面
光源装置の改良に係り、発光面に対向する内部に中空導
光部を設けたことにより、発光面の輝度並びに発光の均
一性を著しく向上させかつ製造性を飛躍的に向上させた
面光源装置に関する。

【0002】

【従来の技術】面光源あるいは導光板として利用する面
光源装置には、多種多様の構成が提案されている。一般
的な液晶表示装置用バックライトには、近年主流になっ
ているエッジライトパネル型の面光源装置が用いられて
いる。

【0003】液晶表示装置のバックライトには、発光面にお
ける高い輝度とその均一性が求められている。そのため
エッジライト導光板にある方向から入射した光線を伝
搬、拡散させる、すなわち文字どおりの導光と反射、散
乱性を両立させることが必要であり、例えば、散乱反射
シートや散乱透過シートを挟み込み込んで構成したり、
あるいは金型転写成形、印刷技術、サンドブラスト処理
にて微小な複数の凹部などを無数に分散してグラデーシ
ョンパターンを構成するなどの手法が採用されている。

【0004】このように導光体のエッジから入射した光線を
導光体の面全体に均一に出射させるため、導光体に使用
される材料に高い光線透過率を有するものを使用して、
上記の各種の発光面全体に出射させる工夫が行われてい
る。

【0005】また、光源には電球、蛍光灯、熱陰極管、冷陰
極管、LED等が使用されるが、高輝度と低消費電力を目
的にすると、冷陰極管が選択肢として重要視され、今日
最も一般的に利用されている。

【0006】

【発明が解決しようとする課題】前記の液晶表示装置の
バックライトとして一般的なエッジライトパネル型の面
光源装置には、ポリカーボネイトやアクリル製の導光体
と冷陰極管との組合せが多く採用されているが、いずれ
も光源の発生する光量の有効利用率の観点から見ると、
わずか10〜30%程度と極めて悪いことが知られている。

【0007】また、導光体の生産性をみると、散乱反射シー
トや散乱透過シートを挟み込み込んだり、グラデーショ
ンパターンを構成するなどの工程は、極めて高精度な加
工が求められるため、生産効率、歩留りが極めて悪い問
題があった。さらに、上記の光量不足並びに加工精度の
問題などから、表示面積の大きな大型液晶パネルは特に
製造が困難であるとされている。

【0008】液晶表示装置の導光板以外の用途で、広告照
明、平面型照明、案内表示パネル、時計文字板などの面
光源装置を考察しても、光源の発生する光量の有効利用
並びに散乱反射シートやグラデーションパターンの成形
に関しては同様の問題があり、大型の面光源装置を簡単
に安価に提供できない。

【0009】この発明は、広告照明、平面型照明、案内表示
パネル、時計文字板、液晶表示装置などに応用される面
光源あるいは導光板として利用する面光源装置における
上述の問題を解消し、発光面の輝度並びに発光の均一性
を大きく向上させかつ製造性を飛躍的に向上させること
が可能な構成からなる面光源装置の提供を目的としてい
る。

【0010】

【課題を解決するための手段】発明者は、面光源装置に
おける光源から発光面までの導光部について種々検討
し、光源として多用される冷陰極管より多量の紫外線が
放射されるを減衰させるため、ポリカーボネイトやアク
リル製の導光体のバルク内を通過させていることに着目
して検討した。その結果、発明者は、冷陰極管からの紫
外線を管近傍で紫外線除去膜を介して大きく減衰又は遮
断しておき、導光部自体を中空部として可視光線をこの
中空部中を通過させて、反射防止膜を介して効率よく発
光面より放光させることにより、発光面の輝度並びに発
光の均一性を大きく向上させることが可能であることを
知見した。

【0011】また、発明者は、導光部自体を中空部とするこ
とで、例えば発光面と相対向配置されるバックパネルと
発光面パネルとの間の空間部を形成してこれを中空導光
部となすことが可能で、発光面板とバックパネルだけと
部品構成を著しく簡単にすることが可能で、製造性が大
きく向上することをことを知見し、この発明を完成し
た。

【0012】すなわち、この発明は、少なくとも線状光源、
発光面、導光部を有する面発光手段であり、発光面に対
向する内部に中空導光部を有することを特徴とする面光
源装置である。

【0013】また、この発明は、上記構成の面光源装置にお
いて、発光面の裏面全体に中空導光部を有する構成、発
光面の裏面側の複数所要部に中空導光部を有する構成、
線状光源が冷陰極管であり、管表面に紫外線除去膜を有
する構成、線状光源が冷陰極管であり、紫外線除去膜を
有する管内に収納された構成、中空導光部が発光面と相
対向配置されるバックパネルと発光面パネルとの間の空
間部である構成、中空導光部が導光板内に形成された空
間部である構成、中空導光部が発光面と相対向配置され
るバックパネル又は発光面パネルに形成された溝部であ
る構成、導光部がアクリル樹脂板からなる構成、中空導
光部の発光面側に反射防止用膜を有する構成、中空導光
部の発光面側に紫外線除去膜を有する構成、紫外線除去
膜が樹脂成分にSiO₂超微細粒を遠心分離不能に均一分散
させた樹脂からなる構成、中空導光部の発光面との対向
面に光散乱反射膜を有する構成、光散乱反射膜が発砲樹
脂材又は支持板に発砲樹脂フィルムを貼着した構成、を
併せて提案する。

【0014】

【発明の実施の形態】この発明による面光源装置の構成
例を図面に基づいて詳述する。図1Aに示す断面説明図に
おいて、1は冷陰極管であり、矩形状アルミニウム板か
らなるバックパネル5の一方端を断面半円状凹部に成形
して収納部4となして、その中に冷陰極管1を収納保持す
る構成である。冷陰極管1の外周面には紫外線除去膜が
塗布してある。

【0015】バックパネル5の一端と収納部4端間の開口部
に、例えばアクリル透明板からなる発光面板6を配置す
ると、発光面板6とバックパネル5間に断面三角形の中空
部が形成される。この中空部を冷陰極管1からの光を導
光する中空導光部7として利用する。すなわち冷陰極管1
からの光は、収納部4の凹内面を反射鏡として発光面板6
とバックパネル5間の中空導光部7内を直進、反射等を繰
り返して発光面板6の表より放射される。

【0016】この中空導光部7を有効に活用して、発光面板6
の全面より均等な光を放射させるために、図示しない
が、まず発光面板6の中空導光部7に面する主面、すなわ
ちバックパネル5に対向する発光面板6の裏面には、反射
防止膜が成膜されている。さらにバックパネル5の中空
導光部7に面する主面には、光散乱反射膜を設けてあ
る。また、発光面板6には、公知のグラデーションパタ
ーンを適宜設けることが可能である。

【0017】従って、冷陰極管1からの光は、直接あるいは
収納部4の反射鏡で反射されて中空導光部7に入り、バッ
クパネル5主面の光散乱反射膜で散乱して発光面板6の裏
面、すなわち反射防止膜によりできるだけ直接的に透過
して発光面板6表面より放射される。

【0018】図1Bに示す構成例の光源は、冷陰極管1を別の
外管2内に収納した二重管型冷陰極管3を用いており、該
外管2に紫外線除去膜を塗布することが可能であり、ま
た、該外管2の所要面側からのみ光を照射できるよう外
管2内に光遮断膜や反射鏡膜を設けることができる。

【0019】この二重管型冷陰極管3を用い、例えば紙や樹
脂材からなるバックパネル5と発光面板6の一方端に二重
管型冷陰極管3を挟み、他方端を当接させると発光面板6
とバックパネル5間に断面三角形の中空部が形成され
る。この構成では、二重管型冷陰極管3の収納部4はバッ
クパネル5と発光面板6で主要部を挟むため、別部材で単
に覆うだけの簡単なものでよい。

【0020】図1Bに示す構成例においても、発光面板6の裏
面に反射防止膜を成膜し、バックパネル5の中空導光部7
に面する主面には、光散乱反射膜を設けることにより、
効率の良い導光が可能となる。さらに、前述の該外管2
の所要面側からのみ光を照射できるようにするほか、冷
陰極管1の光を分配、配向できるように該外管2の所要面
に公知方法で種々のグラデーションパターンを適宜設け
ることも可能である。

【0021】図1Cに示す構成例は、アクリル板やガラス板等
の2枚の発光面板8,8を対向配置して3方の周囲をサイド
バー8aで閉塞し、残る開口部に前記の二重管型冷陰極管
3を当接配置して、これを被覆して該冷陰極管3の収納部
4となしたもので、対向配置した発光面板8,8間に中空導
光部7が形成される。発光面板8,8の中空導光部7に面す
る主面には、それぞれ反射防止膜9a,9bが成膜されてい
る。

【0022】図1Cに示すパネルの両主面が発光面板8,8であ
る構成では、二重管型冷陰極管3が中空導光部7にだけ光
を放射しする。すなわち、外管2の中空導光部7の対向面
側だけ光を分散放射できるように外管2に反射鏡とグラ
デーションパターンを設けてあり、光は中空導光部7を
通過し、反射防止膜9a,9bを透過して発光面板8,8よりそ
れぞれ放射される。

【0023】前記の反射防止膜9a,9bのうち、例えば下側の
膜を光散乱反射膜に変更すれば、図で上側の発光面板8
からの発光のみとなることは、言うまでもない。また、
上記の二重管型冷陰極管3の冷陰極管1の外面あるいは外
管2の内面又は外面に紫外線除去膜を塗布してあり、紫
外線がカットされて放射されることがない。

【0024】図2Aに示す面光源装置は、二重管型冷陰極管3
の直径に相当する厚みのアクリル板からなる発光面板1
0,11を用いた構成例である。発光面板10,11の各端面に
半円筒状の凹部を設けて当該凹部内に二重管型冷陰極管
3を収納するごとく一体に接合すると1枚のパネルを形成
することが可能で、この接合を繰り返すと任意の大面積
の発光面板を構成することが可能である。

【0025】発光面板10,11には、板内に中空部を成形して
中空導光部7を設けてある。中空導光部7の寸法は図示の
ごとく任意に設定できる。また、発光面板10,11は図示
の下面に光遮断膜が設けられることにより、上面側が発
光面となる。

【0026】上記構成例では、アクリル板の成形時に中空部
を形成するが、薄板のアクリル板を用いるともっと簡単
に形成できる。すなわち、図2Bに示すごとく、4枚の薄
板のアクリル板12,13の端面を円弧成形して、二重管型
冷陰極管3に対してこれを挟むがごとく当接させること
により、図2Aに示す面光源装置と同様に1枚のパネル内
に二重管型冷陰極管3を収納した構成が可能となる。こ
の場合、アクリル板12,13をそのまま発光面板として利
用することで、両面発光の装置を提供できる。

【0027】図2Bに示す面光源装置で、上面側が発光面とな
るように構成するには、図で下側のアクリル板13をバッ
クパネルとして中空導光部7に面する主面に光散乱反射
膜を設け、上側のアクリル板12を発光面板としての中空
導光部7に面する主面に反射防止膜を設けることによ
り、高効率で二重管型冷陰極管3の光を放射する装置が
提供できる。もちろん、バックパネル側のアクリル板13
を他材質に変更することができる。

【0028】さらには、アクリル板12,13の間に二重管型冷
陰極管3を挟みこむことでも図2A,Bに示す面光源装置を
構成でき、複数の二重管型冷陰極管3をアクリル板12,13
の間に適宜配置でき、任意の大面積の発光面板を構成す
ることが可能である。

【0029】図2に示す面光源装置は、中空導光部が、発光
面と相対向配置されるバックパネル又は発光面パネルに
形成された溝部、又は該パネル間に別部材を介在させて
形成された溝部にて構成する例である。詳述すると、図
示のバックパネル14は樹脂やアルミニウムなどの金属で
成形したもので、図の左右方向に所要高さの立壁を突出
させ、図の二重管型冷陰極管3の軸方向に所定間隔で立
壁を多数配列することで左右方向の溝部15を多数並列配
置してある。もちろん立壁を別部材で成形してバックパ
ネル14上に載置することで同様に構成可能である。

【0030】左右方向の溝部15を多数並列配置したバックパ
ネル14に、溝部15に直交してこれを切欠する部位に二重
管型冷陰極管3が配置され、これらの溝部15群に蓋をす
るごとく発光面板となるアクリル板12が載せられて一体
化されている。従って、アクリル板12とバックパネル14
との間に形成される中空導光部7は、多数の溝部15を有
して形成されていることになる。

【0031】このバックパネル14並びに溝部15の中空導光部
7に面する多数の表面が光散乱反射膜材自体で構成され
るか、光散乱反射膜が表面に形成されていることで、中
空導光部7における導光能力が著しく向上して、発光面
板となるアクリル板12からの発光度、均一性などが向上
する。先の立壁高さや当該溝部寸法、溝部の配置パター
ン、使用する光散乱反射膜材などを適宜選定すること
で、導光能力がさらに向上する。

【0032】この発明において、発光面は、公知のいずれの
光学用プラスチックス、ガラスやセラミックスなどの材
料、並びに単なる板、マイクロレンズやプリズムを表面
に形成した光学的手段を有する板、プリズム、レンズな
ど各種の形態も採用できる。高性能でかつ安価な発光面
材料としては、ガラスやアクリル材が好ましい。

【0033】この発明において、バックパネルは、アルミニ
ウムなどの金属、各種プラスチックス、ガラスやセラミ
ックス、木材、紙材など公知のあらゆる材料の適用が可
能である。設定する発光面材料や中空導光部の形成方法
に応じて、当該材質を適宜選定する。

【0034】この発明において、中空導光部は、前述のごと
く発光面板同士あるいはバックパネルとの間に隙間を設
定して利用する他、発光面板又はバックパネル板材自体
に中空部を形成したり、あるいは板材に溝部など形成し
ておいて他板材と合わせた際に形成される空間を利用し
たり、断面矩形や半円等の形状の溝部を形成した樹脂板
を発光面板とバックパネルとの間に挟むなど、種々の構
成を採用することが可能である。

【0035】この発明において、紫外線除去用膜を形成する
ための紫外線除去用樹脂は、樹脂成分にSiO₂超微細粒を
遠心分離不能に機械的に均一分散させた樹脂からなるも
ので、溶媒となる樹脂は公知のいずれの樹脂でもよい。
また、紫外線の遮断、除去能力、光散乱効果を向上させ
るには、好ましくはウレタン系樹脂とアクリル樹脂の少
なくともに一方の樹脂に平均結晶粒径がnmクラスのSiO₂
超微細粒を遠心分離不能に均一分散させた構成である。
この場合、無色透明の紫外線除去用膜を形成できる。

【0036】この発明による樹脂膜の紫外線の遮断、除去能
力は、所要樹脂内に平均結晶粒径がnmクラスのSiO₂超微
細粒を遠心分離不能に均一分散させたことによる効果で
あり、極めて薄い膜であっても同様に発揮され、当該効
果は樹脂が存在するかぎり持続する。当該樹脂はSiO₂超
微細粒の樹脂の改質効果によって極めて経時変化が小さ
く長寿命である。また、光散乱効果もSiO₂超微細粒が樹
脂内に均一分散していることにより得られている。

【0037】SiO₂超微細粒は、樹脂中に均一分散させること
により、被着相手への浸透性を向上させことが可能にな
る。よって、SiO₂超微細粒は、成膜性や光散乱効果のた
めには均質で微細であるほど好ましく、平均粒径は500n
m以下が好ましく、さらには100nm以下、50nm以下、25nm
以下、特に10nm以下が好ましい。溶液組成中または樹脂
組成中のSiO₂超微細粒の量は、成膜手段が塗装あるいは
接着等の手段の違い、樹脂種はもちろん、樹脂、添加
剤、溶剤などのブレンド比率などによって、種々異なる
ため、特に限定しない。

【0038】この発明において、反射防止膜は、発光面材料
が光学レンズ用ガラスであっても表裏で約10%程度の透
過損があることを少しでも減少させるもので、MgF₂を単
層、2層、3層積層する膜のほか、公知のいずれの構成も
採用できる。例えば3層反射防止膜は、外層にMgF₂、中
間層にZrO₂、Ce、NdO₃、内層にCeF₂、MgO、Al₂O₃や混合
物質等を用いることができる。また、所要組成樹脂、組
成物を紫外線照射爆発させて成膜する手段にて得られる
反射防止膜は、単層にて透過率が極めて高く特に好まし
い態様である。

【0039】この発明において、光散乱反射膜は、金属膜、
樹脂膜など公知のいずれのものも採用できる。安価にか
つ簡単に構成するには、発砲樹脂フィルムが望ましく、
特にPET発砲フィルムは散光効果に優れ容易にかつ安価
に提供できるため、最適である。

【0040】

【実施例】実施例1 図1Aに示す構成と同様の面光源装置を作製するため、ア
ルミニウム板からなるバックパネル5の一端側に断面半
円状の収納部4を成型して、収納部4の内周面を鏡面仕上
げとし、アクリル透明板からなる発光面板6との対向面
に光散乱反射膜としてPET発砲フィルムを貼着して、発
光面板6とバックパネル5間に断面三角形の中空部を形成
した。

【0041】また、収納部4に配置した冷陰極管1の外表面に
は、平均粒径7nmのSiO₂超微細粒をアクリル樹脂中に1:5
の割合で機械的に混練して紫外線除去用樹脂を作製して
塗布した。発光面板6の内側には、反射防止膜として公
知の1〜2層膜を塗布してある。冷陰極管1に近い位置の
発光面板6には1層膜、遠い位置の発光面板6には2層膜を
塗布した。

【0042】外径3mmの冷陰極管を厚み8mm〜2mmのポリカー
ボネート樹脂の厚み端面に収納し、裏面にバックパネ
ル、表面側にグラデーションを設けて作製した従来の面
光源装置と比較したところ、輝度は本発明構成では従来
に比較して光散乱反射膜と反射防止膜の設け方に応じて
単純に2〜8倍に増加した。

【0043】実施例2 図2Cに示す構成と同様の面光源装置を作製するために、
PET発砲樹脂で断面U字形の溝を多数設けた成型材を作製
して、バックパネル14となる鉄板に貼り付け、外管がガ
ラスからなる2重管型冷陰極管3を所定間隔で配置して、
さらにアクリル板12を載置して、幅1m、長さ2mの寸法の
パネルに組立た。

【0044】

【発明の効果】この発明によると、冷陰極管からの可視
光線を導光部自体を中空部としてこの気体中を通過させ
て、反射防止膜を介して効率よく発光面より放光させる
ことにより、発光面の輝度並びに発光の均一性を大きく
向上させることができる。また、発光面板とバックパネ
ルのみと部品構成を著しく簡単にすることが可能で、製
造性が大きく向上することが可能である。

【0045】従って、広告照明、平面型照明、案内表示パネ
ル、時計文字板、液晶表示装置などに応用される面光源
あるいは導光板として利用するあらゆる面光源装置の発
光面の輝度並びに発光の均一性を著しく向上させかつ製
造性を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】A、B、Cはこの発明による面光源装置の構成例を
示す断面説明図である。

【図2】A、Bはこの発明による面光源装置の他の構成例
を示す斜視説明図、Cはこの発明による面光源装置の他
の構成例を示す断面説明図である。

【符号の説明】

1 冷陰極管 2 外管 3 二重管型冷陰極管 4 収納部 5,14 バックパネル 6,8,10,11 発光面板 7 中空導光部 8a サイドバー 9a,9b 反射防止膜 12,13 アクリル板 15 溝部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】少なくとも線状光源、発光面、導光部を
有する面発光手段であり、発光面に対向する内部に中空
導光部を有する面光源装置。
【請求項2】発光面の裏面全体に中空導光部を有する
請求項1に記載の面光源装置。
【請求項3】発光面の裏面側の複数所要部に中空導光
部を有する請求項1に記載の面光源装置。
【請求項4】線状光源が冷陰極管であり、管表面に紫
外線除去膜を有する請求項1に記載の面光源装置。
【請求項5】線状光源が冷陰極管であり、紫外線除去
膜を有する管内に収納された請求項1に記載の面光源装
置。
【請求項6】中空導光部が、発光面と相対向配置され
るバックパネルと発光面パネルとの間の空間部である請
求項1に記載の面光源装置。
【請求項7】中空導光部が、導光板内に形成された空
間部である請求項1に記載の面光源装置。
【請求項8】中空導光部が、発光面と相対向配置され
るバックパネル又は発光面パネルに形成された溝部また
は介在する溝部部材である請求項1に記載の面光源装
置。
【請求項9】導光部が、アクリル樹脂板からなる請求
項1に記載の面光源装置。
【請求項10】中空導光部の発光面側に反射防止用膜を
有する請求項1に記載の面光源装置。
【請求項11】中空導光部の発光面側に紫外線除去膜を
有する請求項1に記載の面光源装置。
【請求項12】紫外線除去膜が、樹脂成分にSiO₂超微細
粒を遠心分離不能に均一分散させた樹脂からなる請求項
4又は請求項11に記載の面光源装置。
【請求項13】中空導光部の発光面との対向面に光散乱
反射膜を有する請求項1に記載の面光源装置。
【請求項14】光散乱反射膜が、発砲樹脂材又は支持板
に発砲樹脂フィルムを貼着した構成を有する請求項13に
記載の面光源装置。