JP2004325958A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散板を軽量化するとともに、拡散板の発光面におけるランプイメージを改善することができる発光装置を提供する。
【解決手段】この発光装置１は、拡散板１２の背後に光源１３を備えている。前記拡散板１２は、内部に気泡１８が設けられた素材からなる板状の基材１９と、当該基材１９の光源１３側に光を均一化するパターン２４からなるパターン群２５が形成された調光部２３とを備えている。
【選択図】 図２

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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光装置として、例えば、液晶表示装置用バックライトは、光源の配置によって大別するとサイド型と直下型に分けられる。サイド型は、光を導く導光板の側部に光源を配置したものであり、直下型は光を拡散させる拡散板の背後（直下）に光源を配置したものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、従来の一般的な発光装置として、例えば、直下型バックライトを図面により説明する。
図６に示すように、例えば、液晶表示装置用直下型バックライト１００の場合、ケーシング１０１と、拡散板１０２と、ケーシング１０１内部の光源１０３と、光源１０３が接続されるインバータ１０４と、拡散板１０２の表面に重ね置きされた拡散シート等の光学シート１０５とを備えている。
【０００４】
このバックライト１００は、高い輝度を得るために、光源１０３として複数のランプが使用され、更に、光源１０３の背後に位置するケーシング１０１底部には、反射層１０１ａが形成されている。この反射層１０１ａは、光源１０３から出射した光のうち、拡散板１０２側とは反対に照射された光を拡散板１０２側に反射する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１７７８０５号公報（第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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照射される光を拡散し、拡散板の光源側の出射面に現れる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、この拡散板は、ガラス又はアクリル樹脂やカーボネイト樹脂等の合成樹脂を基材としており、これらの基材内部には、ビーズ等の拡散粒子からなる拡散材が分布されている。そのため、拡散板ひいては発光装置の重量が増加するとともに、それらのコストアップを招く問題があった。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、拡散板を軽量化するとともに、拡散板の発光面におけるランプイメージを改善することができる発光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、拡散板の背後に光源を備える発光装置において、前記拡散板は、内部に気泡が設けられた素材からなる板状の基材と、当該基材の光源側に光を均一化するパターンからなるパターン群が形成された調光部とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、拡散板は、内部に気泡が設けられた素材で構成されているので、拡散板の密度を小さくすることができる。また、調光部に入射した光がパターンによって均一化され、均一化された光が、基材に形成された気泡によって拡散する。従って、拡散板を軽量化できるとともに、拡散板の発光面におけるランプイメージを効果的に改善することができる。
【０００８】
また、前記調光部は、凹凸からなる凹凸群が形成された粗面部を有しているのが好ましい。
この場合には、粗面部に入射した光が凹凸によって拡散（均一化）され、拡散された光が、更に、基材の内部に形成された気泡によって拡散する。従って、拡散板の発光面におけるランプイメージを改善することができる。
【０００９】
また、前記粗面部は、前記凹凸群における凹凸密度が、光源の直上部では高く形成され、光源から離れるにつれて低く形成されているのが好ましい。
この場合には、光量の多い光源の直上部では、凹凸密度が高いので、光の拡散性が高く、光源から離れて光量が少なくなるに従い凹凸密度が低く形成されているので光の拡散性も低くなる。従って、より一層ランプイメージを改善することができる。
【００１０】
また、前記拡散板は、内部に気泡が形成された素材からなる板状の基材層と、当該基材層の光源側に設けられた内部に気泡が形成されていない素材からなる非発泡層と、前記非発泡層の光源側に凹凸からなる凹凸群が形成された粗面部とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、粗面部に形成された凹凸群による光の拡散効果が、気泡によって乱れるのを防止することができる。
【００１１】
また、前記拡散板の光源側の反対面である出射面には、光源からの光を拡散板の略真上方向に光のピークが分布するように集光する集光層が設けられているのが好ましい。
この場合には、集光層によって、光源からの光が拡散板の略真上方向に光のピークが分布するように集光されるので、拡散板の発光面における輝度を向上させることができる。
【００１２】
更に、前記集光層は、ビーズで構成されたビーズコート層であるのが好ましい。
この場合には、ビーズによって、光源からの光が拡散板の略真上方向に光のピークが分布するように集光されるので、拡散板の発光面における輝度を向上させることができる。
【００１３】
また、前記集光層は、凹凸レンズで構成されたレンズ層であるのが好ましい。
この場合には、レンズ層に形成された凹凸レンズによって、光源からの光が拡散板の略真上方向に光のピークが分布するように集光されるので、拡散板の発光面における輝度を向上させることができる。
【００１４】
また、前記レンズ層は、内部に気泡が形成されていない素材で構成されているのが好ましい。
この場合には、レンズ層による集光効果が、気泡によって乱れるのを防止することができる。
【００１５】
【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。
図１に、本発明の第一実施形態に係る発光装置１が用いられた液晶表示装置２を示す。
この液晶表示装置２は、例えば、液晶テレビ又はコンピュータ用液晶ディスプレイとして用いられるもので、発光装置１として、例えば、直下型バックライトの上部に板状の液晶パネル３が設けられている。液晶パネル３は、文字や画像を表示する表示面４と、その反対面である受光面５とを有しており、発光装置１の発光面１ａから発する面状の光が、略均一に液晶パネル３の受光面５を照射する。照射された光は、液晶パネル３の内部を通過する時、画素単位で許容、又は阻止されることによって所望の画像が形成され、液晶パネル３の表示面４に文字や画像が表示される。
【００１６】
発光装置１は、一面が開放された箱状のケーシング１１と、ケーシング１１の開放側に取り付けられた拡散板１２と、ケーシング１１と拡散板１２との間に配置された複数の光源１３と、ケーシング１１の内面に設けられた反射面１４と、拡散板１２上に配置されたシート状の光学シート１５とを備えている。ケーシング１１は、放熱を考慮した、例えば、アルミ製で、矩形状の底面部１６と底面部１６の周縁に立設された側面部１７とを有している。反射面１４は、例えば、表面が白色に塗装された合成樹脂フィルム又はアルミニウム等の金属薄膜で構成されており、光源１３から照射される光を、拡散板１２側に効率よく反射する。光源１３は、例えば、冷陰極管タイプの蛍光ランプで、複数本が略等しい間隔で平行に配置されている。光学シート１５は、プリズムや凹凸等を有するシート材で構成されており、発光装置１から照射された光を液晶パネル３の受光面５に集光し、液晶パネル３の表示面４における輝度をより一層向上させるようになっている。
【００１７】
図２に、本発明の第一実施形態に係る発光装置１の拡散板１２の部分断面図を示す。
この拡散板１２は、内部に略球状の気泡１８が設けられた透明な素材からなる板状の基材としての基材層１９と、基材層１９の蛍光ランプ１３側に設けられた気泡が形成されない透明な素材からなる非発泡層２２と、非発泡層２２の蛍光ランプ１３側に設けられた調光部２３とを備えている。
基材層１９は、発泡剤又は泡化剤を添加した合成樹脂材料で構成された発泡樹脂であり、完全に独立した細胞（セル）状の気泡１８が基材層１９の内部に多数形成されている。具体的には、合成樹脂材料は、例えば、発泡アクリル、発泡ＰＥＴ、発泡スチロールの透明の発泡ポリマーであり、気泡１８内に含まれる窒素、一酸化炭素等の気体を発生するアミド化合物やペンタン等の発泡剤又は泡化剤を用いてアクリル樹脂等の重合体からなる基材層１９内部に、気泡１８を形成したものである。
【００１８】
調光部２３は、光を均一化するパターンとして、例えば、凹凸２４からなる凹凸群２５が形成された粗面部を構成している。この粗面部２３の凹凸群２５は、例えば、サンドブラストによって凹凸２４が形成された金型から転写（以降、サンドブラスト法と呼ぶ。）される。また、この凹凸群２５は、サンドブラスト法より大きな凹凸２４が形成された金型から転写（以降、ドット法と呼ぶ。）されても良い。このように形成された粗面部２３は、ライティングカーテンにおける無色又は白色インキを印刷することによって光を均一化する方法とは異なり、インキ等が部分的に塗布されないので、蛍光ランプ１３から照射される紫外線による拡散板１２の退色が抑止され、ムラが発生するのが防止されている。
【００１９】
この拡散板１２は、内部に粗面部２３を転写する凹凸２４が形成された金型によって、凹凸２４が転写された粗面部２３が形成され、同時に、気泡１８が形成された基材層１９と、気泡が形成されない非発泡層２２とが一体で形成される。このような成形方法として、例えば、カウンタプレッシャ成形法がある。具体的には、発泡剤又は泡化剤を含んだ樹脂を溶融し、圧縮空気で満たした金型キャビティ内に射出し、当該キャビティ内の圧縮空気を金型外に開放し、キャビティ内圧力を低く保って樹脂を冷却して成形する。この方法によって成形された拡散板１２は、各層を別体で成形して貼り合わせる必要がないので、拡散板１２の製造に要する手間を軽減することができる。また、非発泡層２２は、気泡１８が形成されないので、拡散板１２の剛性向上に寄与するとともに、凹凸２４による光の拡散効果が、気泡１８によって乱れるのを防止することができる。
【００２０】
なお、基材層１９の厚さは、気泡１８による光拡散効果を考慮すると、２ｍｍ以上が好ましく、更に、光拡散性、液晶表示装置２の厚み及び重量を考慮すると、３〜５ｍｍがより好ましい。また、気泡１８の大きさは、その径が小さいものが良く、０．１ｍｍ以下が好ましい。但し、気泡１８の形状が略球状ではなく、押しつぶされた球状の場合には、気泡１８の最大長が拡散板１２の厚さの２／３以下となるように調整する。気泡１８の径の大きさがこれ以上になると、発光品位に影響を与えるとともに、拡散板１２の強度が低下する場合があるからである。更に、基材層１９内部における気泡１８は、より良好な拡散効果を得るため、その密度が高く、かつ、均一に配置されるのが好ましく、また、気泡１８が拡散板１２の厚さ方向に複数個形成されるのが良い。
【００２１】
また、気泡１８を有する拡散板１２としては、独立したセル状の気泡１８を有するもの以外に、連続気泡、簾の入った樹脂等の内部に、光拡散可能な空洞を有する樹脂で構成されても良い。このような空洞は、例えば、金型に射出成形する時に、高速に射出したりすることで形成される。また、石英ガラス等の透過性を有するガラス内部に、蛍光ランプ１３からの光を拡散する気泡等の空洞を設けて拡散板１２を構成しても良い。
【００２２】
図３に、凹凸群２５を模式的に表した発光装置１の部分断面図を示す。
この発光装置１における粗面部２３の凹凸群２５の凹凸密度（単位面積当たりの凹凸数）は、蛍光ランプ１３の直上部が最も高く、蛍光ランプ１３から遠ざかるに従い低く形成されている。また、凹凸密度の変化については、無段階に連続して変化するのが好ましいので、ドット法よりサンドブラスト法によって形成されるのが良い。このようにして形成された凹凸群２５は、凹凸密度が無段階に変化し、凹凸２４が連続的に展開されるので、拡散板１２の発光面１ａにおいて凹凸群２５が目立つのを防止することができる。また、ドット法で凹凸２４を段階的に形成する場合には、そのドットの最大面積は４ｍｍ^２までが良い。このように形成することで、拡散板１２の発光面１ａにおいて凹凸群２５が目立つのを防止することができる。
【００２３】
上記のように構成された発光装置１は、拡散板１２の粗面部２３に入射した光が凹凸２４によって拡散（均一化）され、拡散された光が、更に、基材層１９に形成された気泡１８によって拡散する。従って、拡散板１２の発光面１ａにおけるランプイメージを改善することができる。また、拡散板１２の内部に形成された気泡１８によって蛍光ランプ１３から照射される光を拡散して液晶パネル３に向かって照射することができので、従来より使用されているビーズ等の拡散粒子からなる拡散材を省略することができる。つまり、当該拡散板１２の密度を小さく、拡散板１２の単位面積当たりの材料所要量を少なくすることができ、軽量化を図ることができる。また、この基材層１９及び非発泡層２２は、透明な素材で構成されているので、乳白色等の素材で構成されたものに比べて光の減衰が小さく、拡散板１２の発光面１ａにおける輝度を十分に得ることができる。
なお、気泡１８が形成された基材層１９に、酸化チタン等の周知の拡散剤を添加することによって、ランプイメージをより一層改善することができる。
【００２４】
図４に、本発明の第二実施形態に係る発光装置１の拡散板１２の部分断面図を示す。
第一実施形態の拡散板１２と異なる点は、基材層１９の蛍光ランプ１３側の反対面である出射面１９ａに、集光層として集光性を有するビーズコート層２６が形成されている点である。このビーズコート層２６は、透明な大小様々な粒径のビーズ２７と、ビーズ２７を固着するバインダー（図示せず）とを有している。ビーズ２７は、拡散シートに使用されるビーズと同様のもので、例えば、樹脂やガラスで構成されている。
【００２５】
上記のように、拡散板１２の基材層１９の出射面１９ａに、ビーズコート層２６が形成されることによって、拡散板１２から出射される光は、略真上方向に光のピークが分布するように集光される。従って、ビーズコート層２６を設けない拡散板１２と比べて、拡散板１２の発光面１ａにおける輝度を約１０％向上させることができるとともに、ランプイメージを改善することができる。また、ビーズコート層２６の表面は、ビーズ２７による凹凸を有するので、液晶パネル３と拡散板１２との間に配置される光学シート１５が密着するのを防止することができる。更に、ビーズコート層２６は、透明なビーズ２７で構成されているので、乳白色等の素材で構成されたものと比べて光の減衰が小さく、拡散板１２の発光面１ａにおける輝度を十分に得ることができる。
【００２６】
図５に、本発明の第三実施形態に係る発光装置１の拡散板１２の部分断面図を示す。
この第三実施形態の拡散板１２の特徴は、第二実施形態のビーズコート層２６の代わりに、レンズ層２８を形成したことにある。このレンズ層２８は、基材層１９よりも硬度の高い、例えば、透明のアクリル樹脂で構成されており、凹凸レンズとして、例えば、山形状のプリズム２９が形成されている。このように、基材層１９の出射面１９ａに、レンズ層２８が形成されることによって、拡散板１２から出射される光は、略真上方向に光のピークが分布するように集光される。従って、レンズ層２８を設けない拡散板１２と比べて、拡散板１２の発光面１ａにおける輝度を約３０％向上させることができる。また、このレンズ層２８は、内部に気泡が形成されない素材で形成されており、レンズ層２８による光の集光効果が、気泡１８によって乱れるのが防止されている。更に、レンズ層２８は、透明な素材で構成されているので、乳白色等の素材で構成されたものと比べて光の減衰が小さく、拡散板１２の発光面１ａにおける輝度を十分に得ることができる。
【００２７】
なお、上述した実施形態に限らず、拡散板１２の基材（層）１９の光源１３側及びその反対側に調光部（粗面部）２３や集光層２８等が設けられる場合には、その調光部２３が形成される非発泡層２２や集光層２８は、気泡１８が形成されない素材で構成されるのが良い。このように、気泡が形成されないようにすることで、光の拡散効果や集光効果が気泡によって乱れるのを防止することができる。また、各層は、透明な素材で構成されるのが良く、この場合には、乳白色等の素材で構成されたものに比べて光の減衰を小さく抑えることができるので、発光面における輝度を十分に得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、拡散板の基材（層）に気泡が形成されているので、拡散板の密度を小さくすることができ、ひいては、発光装置を軽量化することができる。また、拡散板を構成する材料費を削減することができるので、当該発光装置をコスト安価に製造することができる。また、拡散板の調光部に入射した光が、調光部に形成されたパターン群によって拡散され、拡散された光が、更に、基材（層）に形成された気泡によって拡散されるので、拡散板の発光面におけるランプイメージを改善することができる。また、基材（層）の出射面に、集光層としてビーズコート層やレンズ層を設けることによって、拡散板から出射される光は、略真上方向に光のピークが分布するように集光されるので、拡散板の発光面における輝度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る発光装置を用いた液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る発光装置の拡散板の部分断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る発光装置の部分断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る発光装置の拡散板の部分断面図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る発光装置の拡散板の部分断面図である。
【図６】発光装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 発光装置
１２ 拡散板
１３ 蛍光ランプ（光源）
１８ 気泡
１９ 基材層（基材）
１９ａ 出射面
２２ 非発泡層
２３ 調光部（粗面部）
２４ 凹凸（パターン）
２５ 凹凸群（パターン群）
２６ ビーズコート層（集光層）
２７ ビーズ
２８ レンズ層（集光層）
２９ プリズム（凹凸レンズ）

Claims (8)

1. 拡散板の背後に光源を備える発光装置において、
   前記拡散板は、内部に気泡が設けられた素材からなる板状の基材と、当該基材の光源側に光を均一化するパターンからなるパターン群が形成された調光部とを備えていることを特徴とする発光装置。
2. 前記調光部は、凹凸からなる凹凸群が形成された粗面部を有していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記粗面部は、前記凹凸群における凹凸密度が、光源の直上部では高く形成され、光源から離れるにつれて低く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記拡散板は、内部に気泡が設けられた素材からなる板状の基材層と、当該基材層の光源側に設けられた内部に気泡が形成されていない素材からなる非発泡層と、前記非発泡層の光源側に凹凸からなる凹凸群が形成された粗面部とを備えていることを特徴とする発光装置。
5. 前記拡散板の光源側の反対面である出射面には、光源からの光が拡散板の略真上方向に光のピークが分布するように集光する集光層が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記集光層は、ビーズで構成されたビーズコート層であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 前記集光層は、凹凸レンズで構成されたレンズ層であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
8. 前記レンズ層は、内部に気泡が形成されていない素材からなることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。

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