JP2006324131A - 面状光源装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低い環境温度化であっても、特別な回路の必要なく、高輝度化を実現する面状光源装置を提供する。
【解決手段】導光板４の側面４ａに沿って冷陰極管１を設ける。そして、ＬＥＤ２の発光による熱が冷陰極管１の電極部に伝熱するように、ＬＥＤ２を冷陰極管１の電極部近傍に配置する。冷陰極管１、ＬＥＤ２の点灯により導光板４の側面に光が入射すると、導光板４は、光出射面から液晶表示パネル２０へ光を出射する。低い環境温度下であっても、ＬＥＤ２からの熱が冷陰極管１に伝わるので、冷陰極管１の輝度を向上できる。また、ＬＥＤ２を併用しているので、より高輝度化を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、面状光源装置及び表示装置に関する。

特許文献１に記載の面状光源装置は、冷陰極管とＬＥＤを導光板の異なる面上に配置し、要求される輝度によって使用する光源を選択することができるように構成されている（図１参照）。

特開２００３−１１４４１４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された面状光源装置は、要求される輝度によって使用する光源を切り替えるように構成されている。

そのため、高輝度化を実現するためにはＬＥＤより発光効率の高い冷陰極管を点灯させる必要がある。そして、このような面状光源装置を屋外や低温倉庫など、環境温度（周囲温度）が低い状況で使用する場合、冷陰極管の特性上、点灯開始電圧が約１．５倍に増大する。

その結果、通常点灯時より大きな点灯開始電圧をインバーターで発生させるように、特別な回路が必要となるという問題があった。

さらに、低温の環境温度では通常の３割ほどに冷陰極管の輝度が低下する。そのため、所望の輝度を得るには、より多くの電流を冷陰極管に流せるように、特別な回路構成が必要になるという問題があった。

また、低い環境温度下でＬＥＤのみで冷陰極管並みの輝度を実現しようとすると、発光効率の問題から大きな電流をＬＥＤに流す必要があり、極端にＬＥＤの寿命が短くなるなどの問題を生じる。

そこで、本発明の目的は、低温環境下であっても、特別な回路構成の必要なく高輝度化を実現する面状光源装置を提供することである。

請求項１に記載の面状光源装置は、側面から入射した光を主面から出射する導光板と、前記導光板の側面に沿って設けられた冷陰極管と、前記冷陰極管の電極部に伝熱するように設けられた光源と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、光源の発する光により冷陰極管の輝度の低下を補い、かつ、光源の発する熱を冷陰極管の電極部に伝えつつ、冷陰極管の点灯ができるので低い環境温度下であっても高輝度化を実現することができる。

＜実施の形態１＞
＜Ａ−１．表示装置の構成＞
図１は、本実施の形態に係る表示装置の構成の概略を示す分解斜視図である。
本実施の形態に係る表示装置は、面状光源装置１０と、その光出射面（面状光源装置１０の面のうち、光学シート６が設けられた面）上に、図１に示すように、表示素子として配置された液晶表示パネル２０等により構成されている。

＜Ａ−２．面状光源装置１０の構成＞
図２は、図１に示す面状光源装置１０のＡ−Ａ線断面図である。また図３は、図１に示す面状光源装置１０のＢ−Ｂ線断面図である。

図１，２に示すように、開口部３ａを有する筐体３に、透明なアクリル樹脂からなる導光板４が内包されている。そして、導光板４の底面には、反射シート５が配置されている。

ここで、筐体３は、ポリカーボネート（ＰＣ）やＡＢＳ樹脂などの合成樹脂で形成される。

なお、筐体３の材料を反射材料で構成したり、白色の塗料等を塗布すると、冷陰極管１およびＬＥＤ２から出射される光の損失を少なくすることができる。

導光板４は、アクリル樹脂の他、ポリカーボネート（ＰＣ）やシクロオレフィン系樹脂で形成することも可能である。ポリカーボネートやシクロオレフィン系樹脂を使用することにより、温度変化による寸法変化が少なくなり、より広い温度範囲で使用することができる。

また、導光板４の表面には光学シート６が配置されている。そして、導光板４の面のうち、反射シート５と光学シート６が配置される面と直交する側面４ａ側にリフレクタ７が配置されている。

リフレクタ７は、銀若しくはアルミニウムなどで形成される反射層を有する金属板、白色の樹脂製シートをステンレスなどの金属板に貼り付けて形成されるもの、又は白色の樹脂製シートなどの材料で構成することができる。

光学シート６は、拡散シート、プリズムシート又は偏光反射シートなどが用いられている。また、所望の特性によって、これらのうちの何れか一つ、又は、一つ以上の組み合わせで光学シート６を構成することができる。

そして、リフレクタ７には、冷陰極管１と、配線基板８上に実装されたＬＥＤ２が内包されている。

配線基板８は、通常エポキシ樹脂にガラス繊維を混ぜ合わせた材料で構成されるが、ポリイミドフィルムで構成されるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いてもよい。ＦＰＣを材料として用いると、配線基板の薄型化が可能で、面状光源装置１０の厚みの増加を軽減できる。

そして、図１〜３に示すように、ＬＥＤ（光源）２は、点灯により発生した熱を冷陰極管１の電極部１ａに伝熱するように、冷陰極管１の電極部１ａの近傍に設けられている。

＜Ｂ．表示装置の動作＞
次に、以上のように構成された表示装置の動作について説明する。

冷陰極管１及びＬＥＤ２が点灯すると、それらから出射した光は直接、若しくはリフレクタ７に反射されて導光板４の側面４ａに入射する。導光板４に入射した光は、導光板４内を伝播して光学シート６側から出射する。

そして、面状光源装置１０の光出射面から出射した光は液晶表示パネル２０へ到達する。液晶表示パネル２０に到達した光は、映像信号に合わせて変調され、ＲＧＢそれぞれの色を表示する。

ここで、ＬＥＤ２に電力が供給されると、導光板４の側面４ａ方向に光が出射され、導光板４内に入射し、光学シート６により屈折、拡散されることにより均一な発光を得る。

一方、ＬＥＤ２に供給された電力の一部は、熱として消費される。ＬＥＤ２から発生した熱は、ＬＥＤ２に設けられた接続端子や自身の筐体を介して伝熱する。

そして、図２及び図３に示すように、ＬＥＤ２の近傍に冷陰極管１を配置しているため、ＬＥＤ２から発生した熱は、冷陰極管１に伝わり、冷陰極管１の温度が高くなる。

＜Ｃ．効果＞
図４に示すように、使用する環境温度が低い場合には、冷陰極管１を点灯させるために必要な電圧（点灯開始電圧）が高くなる。そのため、冷陰極管１の点灯回路には、冷陰極管１に印加する電圧を高くするための特別な回路が必要になる。

ここで、図４は、環境の温度（横軸）に対して必要とされる、冷陰極管１の放電開始電圧（縦軸）を示している。図４において、室温（２５℃）での放電開始電圧を１００％としている。

また、図５に示すように、低温時には冷陰極管１の輝度が低くなるため、面状光源装置１０の輝度が低くなる。そのため、所望の輝度を得るためには、冷陰極管１へより多くの電流を流すように特別な回路構成が必要となる。

ここで、図５は、環境の温度（横軸）に対する冷陰極管１の輝度（縦軸）を示している。また、図５において、室温（２５℃とする。）での冷陰極管１の輝度を１００％としている。

本実施の形態に係る面状光源装置は、点灯により発生した熱を、冷陰極管１の電極部１ａに伝熱するように、ＬＥＤ２が冷陰極管１の電極部１ａの近傍に設けられている。そのため、ＬＥＤ２の点灯により発生する熱で冷陰極管１の電極部１ａを温めることができる。

その結果、低い環境温度下であっても、ＬＥＤ２からの熱により、冷陰極管１の放電開始電圧を下げることができるので、特別な回路を設けることなく冷陰極管１を点灯することができる。つまり、冷陰極管１の低温時始動特性を向上することができる。

また、低い環境温度により冷陰極管１が点灯しない間は、ＬＥＤ２の点灯により最低限度必要な輝度を確保することができる。

さらに、ＬＥＤ２と冷陰極管１を併用しているので、高輝度化を実現することができる。特に、低い環境温度で冷陰極管１の輝度が低くなっている場合であっても高輝度かつ均一な発光を得ることができる。

なお、図６及び図７に示すように、面状光源装置１０において、配線基板８をリフレクタ７の外側に配置し、配線基板７上に配置されたＬＥＤ２のみをリフレクタ７の内側に配置するようにしてもよい。

ここで、図６，７は、図１の面状光源装置１０におけるＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図にそれぞれ対応している。

また、ＬＥＤ２をリフレクタ７の内側に配置できるように、リフレクタ７のＬＥＤ２を配置する箇所にＬＥＤ２の外形よりもわずかに大きな切り欠きを設けている。

そのため、冷陰極管１とリフレクタ７を組み立てた後にＬＥＤ２を所望の位置に配置することが可能になる。

その結果、組み立てが容易になり、ＬＥＤ２の配置ずれなどの問題を軽減することができる。

本実施の形態に係る表示装置は、以上の説明した面状光源装置１０を備えているので、低い環境温度下であっても、高輝度な表示を行うことができる。

＜実施の形態２＞
＜Ａ．構成＞
図８は、本実施の形態に係る面状光源装置１０の構成を示す断面図である。ここで、図８は、図１における面状光源装置１０のＢ−Ｂ線断面図に対応している。

図８に示すように、本実施の形態に係る面状光源装置は、冷陰極管１とＬＥＤ２とが熱伝導性を有する保持具（部材）９を介して接続されている。

保持具９はシリコーンゴムで形成され、冷陰極管１の各電極部を覆うように配設される。そして、保持具９は、金属粒子や金属フィラーをシリコーンゴムに混入して成型され、熱伝導性を有している。

その他の構成は、実施の形態１と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

＜Ｂ．効果＞
本実施の形態に係る面状光源装置は、保持具９により、冷陰極管１とＬＥＤ２とが接続されている。

その結果、ＬＥＤ２から発生した熱を効率よく冷陰極管１に伝えることができる。

＜実施の形態３＞
＜Ａ．構成＞
図９は、本実施の形態に係る面状光源装置を示す断面図である。ここで、図９は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図に対応している。

本実施の形態に係る面状光源装置は、複数（図９の例では７個）のＬＥＤ（部分光源）２を備えている。そして、各ＬＥＤ２は冷陰極管１と略並行に配置されている。

その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

＜Ｂ．効果＞
本実施の形態に係る面状光源装置は、複数のＬＥＤ２を冷陰極管１と並べて配置しているので、冷陰極管１にＬＥＤ２からの熱をより多く伝えることができる。そのため、低い環境温度時においても十分な輝度を確保することができる。

また、ＬＥＤ２を隙間なく並べることで、ＬＥＤ２間の非発光領域が少なくなり均一な発光を得ることができる。

さらに、冷陰極管１を使用しない場合であっても、面状光源装置１０の高輝度化が可能になる。

なお、白色ＬＥＤに代えて、赤色、緑色、青色等の単色に発光するＬＥＤ（単色ＬＥＤ）をＬＥＤ２として用いてもよい。各単色ＬＥＤの発光色を混色することにより、白色ＬＥＤを用いるよりも効率（光束量/投入電力）良く、白色を得ることができる。

また、単色ＬＥＤの発光スペクトルと液晶パネルに用いられるカラーフィルターの透過特性を近似にすることで色再現性が高い表示が実現できる。

＜実施の形態４＞
＜Ａ．構成＞
図１０は、本実施の形態に係る面状光源装置の概略を示す平面図である。
筐体３内に導光板４が配置されている。そして、導光板４の対向する二つの側面に沿って、冷陰極管１１、冷陰極管１２がそれぞれ配置されている。

冷陰極管１１の電極部１１ａの下方には、ＬＥＤ２１が配置されている。そして、冷陰極管１２の電極部１２ａの下方には、ＬＥＤ２２が配置されている。

実施の形態１から３においては、冷陰極管１を導光板４の一つの側面に沿って配置したが、本実施の形態に係る面状光源装置は、図１０に示すように、導光板４の対向する二つの側面に沿って配置されている。

その他の構成は実施の形態１と同様であり、詳細な説明は省略する。

＜Ｂ．効果＞
本実施の形態に係る面状光源装置１０は、導光板４の対向する二つの側面に沿って冷陰極管１１，１２がそれぞれ配置されている。

そのため、面状光源装置１０の厚みを増加させることなく導光板４に入射する光の量が増えるので、より高輝度化が可能になる。

ここで、実施の形態３と同様に、複数のＬＥＤ２１，２２を用意して冷陰極管１１，１２と略並行な方向に複数個並べて配設してもよい。

これにより、冷陰極管１１，１２を点灯せず、ＬＥＤ２１，２２のみを使用する場合であっても、複雑な構造を取ることなく光量を増やすことができる。その結果、面状光源装置１０の高輝度化が可能になる。

＜Ｃ−１．変形例１＞
図１１は、本実施の形態に係る面状光源装置の変形例１の概略を示す平面図である。

図１１に示すように、本変形例に係る面状光源装置では、導光板４の隣り合う二つの側面に沿って冷陰極管１が設けられている。

すなわち、冷陰極管１の形状を導光板４の直交する側面に沿うように折り曲げて配置している。

本変形例によれば、部品点数を増やすことなく導光板４へ入射する光の量が増えるので、高輝度化が可能になる。

＜Ｃ−２．変形例２＞
図１２は、本実施の形態に係る面状光源装置の変形例２の構成を示す上面図である。

本変形例に係る面状光源装置は、図１２に示すように、冷陰極管１の形状を導光板４の三つの隣り合う側面に沿うように、略コの字状に折り曲げて配置している。

本変形例によれば、部品点数を増やすことなく導光板４へ入射する光量が増え、異なる三つの辺から光が入射するので、より均一な発光が得られる。そのため、より高輝度で均一な照明光を得ることができる。

なお、実施の形態１及び２で用いたリフレクタ７の代わりに、反射シート５を折り曲げて冷陰極管１およびＬＥＤ２の周辺に配置してもよい。これにより部品点数を削減することができる。

また、実施の形態１及び２で用いた筐体３の内側に、白色樹脂からなるシートを貼り付けたり、銀やアルミニウムなどで形成される反射層を有する金属板により筐体３を形成して反射特性を付与させ、リフレクタ７の代わりとしてもよい。

このように構成することによって部品点数が減り、冷陰極管１の配置ずれなどの問題を軽減することができる。

実施の形態１に係る表示装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係る面状光源装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る面状光源装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る面状光源装置に使用される冷陰極管の特性を示す図である。 実施の形態１に係る面状光源装置に使用される冷陰極管の特性を示す図である。 実施の形態１に係る面状光源装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る面状光源装置の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る面状光源装置の構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る面状光源装置の構成を示す断面図である。 実施の形態４に係る面状光源装置の概略を示す平面図である。 実施の形態４に係る面状光源装置の変形例１の概略を示す平面図である。 実施の形態４に係る面状光源装置の変形例２の概略を示す平面図である。

符号の説明

１ 冷陰極管、１ａ，１１ａ，１２ａ 電極部、２，２１，２２ ＬＥＤ、３ 筐体、３ａ 開口部、４ 導光板、４ａ 側面、５ 反射シート、６ 光学シート、７ リフレクタ、８ 配線基板、９ 保持具、１０ 面状光源装置、１１，１２ 冷陰極管、２０ 液晶パネル。

Claims (7)

1. 側面から入射した光を主面から出射する導光板と、
   前記導光板の側面に沿って設けられた冷陰極管と、
   前記冷陰極管の電極部に伝熱するように設けられた光源と、
   を備えることを特徴とする面状光源装置。
2. 前記冷陰極管と前記光源とが熱伝導性を有する部材を介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
3. 前記光源は、複数の部分光源を備え、
   各前記部分光源は、前記冷陰極管と略並行に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の面状光源装置。
4. 前記冷陰極管は、前記導光板の対向する二つの側面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の面状光源装置。
5. 前記冷陰極管は、前記導光板の隣り合う二つの側面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の面状光源装置。
6. 前記冷陰極管は、前記導光板の隣り合う三つの側面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の面状光源装置。
7. 請求項１から６の何れかに記載の面状光源装置を備えることを特徴とする表示装置。
   

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