| 【発明の名称】 |
面光源装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐藤 紀香
【住所又は居所】埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番地２ 株式会社東芝深谷工場内
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| 【要約】 |
【課題】エッジライト型の面光源装置において、発光強度ムラの発生を防止できるものを提供する。
【解決手段】管状光源２の発光面２１をランプリフレクタ１から離間するためのスペーサ部材１１を、コの字状に設け、ランプリフレクタ１の内面に嵌合させて組み付ける。この際、導光板３の入射端面３ａと発光面２１との間には、スペーサ部材１１が部分的にも位置しないようにするとともに、スペーサ部材１１が導光板３の入射端面３ａに一切接触しないようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】導光板と、この導光板の側端面に沿って配置される管状光源と、この管状光源を上方、側方及び下方から覆うとともに該管状光源からの光を前記導光板の側端面へと導く反射部材と、前記管状光源の長さ方向の特定の個所にて前記発光面に接して配置される電気絶縁性のスペーサとを備える面光源装置において、前記スペーサが、前記導光板の側端面から離間されているとともに、前記発光面から前記側端面への直線光路を避けて配置されることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】前記スペーサが、前記反射部材の内面に嵌合することにより、前記発光面の周方向、及び前記側端面に垂直の方向に位置ズレ不能に配置されることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
【請求項３】前記発光面が、上下から前記スペーサを介して前記反射部材により挟持され、これにより、前記発光面が所定位置に保持されることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
【請求項４】前記側端面に向かって開いた前記反射部材の開口の幅は、前記発光面を収納する内室の上下方向寸法よりも小さく、また、該発光面の径よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の面光源装置。
【請求項５】導光板の一主面上に、多数の互いに平行なプリズム面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】本発明は、液晶表示装置その他平面表示装置のバックライト等として用いられる面光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置等の平面表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった特徴を生かして、テレビ、各種コンピューター、カーナビゲーションシステム等のための画像表示装置として利用されるようになってきた。
【０００３】例えば、光透過型の液晶表示装置は、一対の透明基板の間に液晶層を保持して成る液晶パネルと、この液晶パネルの裏面（画像表示面とは逆の面）上に配されてこの液晶パネルに光源光を導く面光源装置とを含む。
【０００４】面光源装置は、大別すると、蛍光ランプ等の管状光源が、表示パネルの直下（裏面側）に複数配列された直下型のものと、管状光源が導光板の端面に近接して配されて導光板の上面（主表面）から光が出射されるサイドライト型（エッジライト方式）とがある。
【０００５】平面表示装置について一層の装置の薄型化、小型化を行うには、面光源装置の薄型化を達成する必要があるため、バックライトとしての面光源装置は、サイドライト型（エッジライト方式）が主流となっている。
【０００６】なお、反射型の液晶表示装置においては、サイドライト型の面光源装置であって表示パネルの表示面側に配置されるもの（フロントライト）が用いられる。
【０００７】エッジライト方式のバックライトは、例えば、実開昭６３−２４５２９号公報等に開示されるように、導光板が、裏面側に乳白色の散乱パターンが印刷されたアクリル樹脂などの薄板からなり、管状光源からの光源光は、導光板の側端面から入射して、導光板中を伝搬し、導光板裏面の散乱パターンによって散乱されつつ、液晶パネル側の導光板主表面から出射される。
【０００８】管状光源は、発光面の全周へと光源光を出射するので、導光板側以外の方向に出射された光を導光板の側端面の側へと導くための反射部材が配される。この反射部材は、通常、金属層を表面に設けたフィルムや、金属板といった導電性の材料からなる。ところが、冷陰極管等からなる管状光源の発光面が、このような導電材料からなる反射部材と接触した場合、リーク電流が生じ、発光効率が低下してしまう他、電磁ノイズの原因ともなる。
【０００９】そのため、管状光源の発光面と導電性の反射部材との接触を防止するために、発光を損なうことなく管状光源の長さ方向に沿って、例えば等間隔にスペーサを嵌め込むことが行われていた（例えば特開平６−５９１３１）。
【００１０】一方、管状光源の発光面は、導光板の側端面から所定の距離で離間されているのが望ましい。また、大型の面光源装置であって管状光源の長さ寸法が大きい場合や、面光源装置が衝撃を受ける可能性のある場合などにおいて、管状光源の振動を吸収し位置ズレを防止するためにも、管状光源の長さ方向に沿って、ところどころに、スペーサが配置される。
【００１１】以下に、図３を用いて従来例の面光源装置について説明する。
【００１２】管状光源は、両端電極部の間の発光面２１が、導光板３の一端面３ａに沿って配置される。また、該発光面２１を、上側（出射側）、外周側（導光板から遠い側）、及び下側（裏面側）から覆うように、断面略コの字状のランプリフレクタ１が配置される。ランプリフレクタ１は、金属板を折り曲げ成形してなり、反射部材の役割と、管状光源を保護するランプカバーの役割とを兼ねるものである。
【００１３】冷陰極管からなる管状光源の発光面２１には、所定の間隔で複数個所に、リングドーナツ状の透明ゴム製のスペーサ部材１５がスペーサとして嵌め込まれている。リングドーナツ状のスペーサ部材１５が専ら用いられてきたのは、以下のような利点を有するからである。
【００１４】このようなリングドーナツ状のスペーサ部材であると、管状光源の発光面２１に嵌め込む際に発光面２１の周方向に位置合わせをする必要がなく、嵌め込みの操作が容易である。
【００１５】また、図３に示すように、リングドーナツ状のスペーサ部材１５であると、ランプの発光面２１と、ランプリフレクタ１の上側、外周側及び下側の壁との間に挟み込まれるとともに、導光板の端面３ａとランプの発光面２１との間にも介在される。そのため、管状光源の発光面２１を、ランプリフレクタ１の内室における断面で見た中央部に配置することができ、光の利用効率を容易に最適化できる。
【００１６】特に、ランプリフレクタ１が耐力構造を有し、フレーム構造体の一部をなすものである場合、リングドーナツ状であることにより、衝撃力の分散と発光面の保持とを適切に行うことができる。
【００１７】このような理由から、管状光源２の発光面２１を保持するスペーサ部材としては、専らリングドーナツ状のものが用いられていたのであり、これと全く異なった形状のものは採用するを得ないと考えられていた。
【００１８】特開平６−５９１３１においては、リングドーナツ状の一部を切り欠くことが示されているが（図２）、これは、発光面に嵌脱可能とするためであり、実質上リングドーナツ状であるといえる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本件発明者らは、上記従来の面光源装置の発光性能について詳細に調べた結果、構成により、導光板の一主表面から出射される発光強度にムラが生じる場合があることを知るに至った。特には、プリズム導光板と呼ばれる新しい方式の導光板を用いた場合に、特定の個所で、発光ムラが観察されることがあった。
【００２０】プリズム導光板とは、面光源装置の薄型化や軽量化を追求するために、導光板のいずれかの主表面に、集光効果を有する三角溝状構造を設けて、プリズムシートの役割を持たしたものである（特開平１０−２５３９６０、特開平１−１０９３５１）。
【００２１】本件発明者らは、このような発光ムラの原因について鋭意検討した結果、上記スペーサ部材１５の配置個所で、発光ムラが生じること、特には、スペーサ部材１５が、導光板の端面３ａに接触したときに、顕著な発光強度のムラが生じることを突き止めた。
【００２２】本発明は、エッジライト型の面光源装置において、発光強度ムラの発生を防止できる面光源装置を提供するものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】請求項１の面光源装置は、導光板と、この導光板の側端面に沿って配置される管状光源と、この管状光源を上方、側方及び下方から覆うとともに該管状光源からの光を前記導光板の側端面へと導く反射部材と、前記管状光源の長さ方向の特定の個所にて前記発光面に接して配置される電気絶縁性のスペーサとを備える面光源装置において、前記スペーサが、前記導光板の側端面から離間されているとともに、前記発光面から前記側端面への直線光路を避けて配置されることを特徴とする。
【００２４】上記構成により、スペーサ部材の配置に起因する発光強度ムラの発生を確実に防止することができる。
【００２５】請求項２の面光源装置は、前記スペーサが、前記反射部材の内面に嵌合して、前記発光面の周方向、及び前記側端面に垂直の方向に位置ズレ不能に配置されることを特徴とする。
【００２６】このような構成であると、スペーサを所定の位置に容易に組み付けることができ、スペーサの位置ズレを容易に防止することができる。
【００２７】請求項３の面光源装置は、前記発光面が、上下から前記スペーサを介して前記反射部材により挟持され、これにより、前記発光面が所定位置に保持されることを特徴とする。
【００２８】このような構成であると、容易に、管状光源の発光面を所定位置に保持することができる。
【００２９】請求項４の面光源装置においては、前記側端面に向かって開いた前記反射部材の開口の幅は、前記発光面を収納する内室の上下方向寸法よりも小さく、また、該発光面の径よりも大きいことを特徴とする。
【００３０】このような構成であると、反射部材が薄形の導光板に適したものであっても、管状光源を反射部材の開口から容易に挿入して組み付けることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について、図１〜２を用いて説明する。
【００３２】導光板３は、略矩形状であり、一長辺に沿った端面が光源光入射用の端面３ａをなす。また、この端面３ａから他方の長辺に向かって厚さが直線的に減少している。すなわち、縦断面において横向きのくさび（楔）形をなしている。
【００３３】導光板３の一方の主表面が出射面であり、以降これを上面として説明する。導光板３の下面（裏面）には、断面三角の平行溝が多数形成されて集光効果を有するプリズム面３１を形成している。すなわち、導光板３は、いわゆるプリズム導光板であって、プリズム面３１が管状光源２に沿って延びている。これにより、管状光源２に沿った方向（Ｘ方向）における出射光の拡がりが制御される。
【００３４】導光板３の上面には、管状光源２に垂直の方向（Ｙ方向）における集光を行うための１枚のみのプリズムシート４が配される。このように、導光板３のプリズム面３１と、１枚のプリズムシート４との組み合わせでもって、Ｘ方向及びＹ方向における集光を実現する。なお、プリズムシート４の上には拡散板５が重ねられる。
【００３５】図示の例において、導光板３の入射用端面３ａに沿って、直管状の管状光源２の発光面２１が配置される。管状光源２の両端の電極部２２は、各ハーネス線２３を通じて電源系統に接続している。管状光源２は、典型的には冷陰極管である。
【００３６】管状光源１を上方、側方及び下方から覆うランプリフレクタ１は、ステンレス鋼等の金属板を断面略コの字状に折り曲げ加工したものである。
【００３７】詳しくは、ランプリフレクタ１は、管状光源２の側方外周側の垂直壁１ｂと、この上端及び下端から導光板３の側へと水平に延びる上壁１ｃ及び下壁１ｄとからなる。
【００３８】さらに、上壁１ｃ及び下壁１ｄの導光板側端縁から、それぞれ、導光板３の入射端面３ａの上縁及び下縁に向かって、傾斜壁１ｅ及び１ｆが延びている。これら傾斜壁１ｅ及び１ｆは、互いに接近するように、すなわち、導光板３に向かってすぼまる形をなしている。これら傾斜壁１ｅ及び１ｆの先端が、導光板３の入射側端面３ａに略一致する、スリット状の開口１ａを形成する。このように開口部がすぼまった形のランプリフレクタは、薄型化した導光板に適しているので、プリズム導光板とともに用いられることが多い。
【００３９】傾斜壁１ｅ及び１ｆの先端からは、導光板３の内側へと向かって、それぞれ開口部水平壁１ｇ及び１ｈを形成し、これらが、導光板３の端部を挟み込んでいる。図示の例で、下方の開口部水平壁１ｈが上方の開口部水平壁１ｇよりも、導光板３の内側まで延びている。
【００４０】図１に示すように、コの字状のスペーサ部材１１が、管状光源２の長さ方向に沿った所定の個所で管状光源２の発光面２１に嵌め込まれるように配置される。図示の例では、２個が配置される。スペーサ部材１１は、断面が扁平な矩形からなる直線状の部材を厚み方向に直角に折り曲げたような形状を成している。すなわち、ランプリフレクタ１の垂直壁１ｂに対応する垂直部１１ｂと、この上端及び下端からそれぞれランプリフレクタ１の上壁１ｃ及び下壁１ｄに沿って延びる、上側水平部１１ｃ及び下側水平部１１ｄとからなる。
【００４１】図２に示すように、実施例においては、スペーサ部材１１は、導光板３の入射端面３ａと管状光源２の発光面２１との間の領域一切かからないように設けられる。すなわち、発光面２１から入射端面３ａへと出射する光源光は、一切、スペーサ部材１１により妨げられないように設けられている。また、スペーサ部材１１は、一切、導光板３の入射端面３ａに接触するものでないため、入射端面３ａへの光源光の入射に影響を及ぼすものでなく、また、スペーサ部材１１が透光性である場合にも不所望の光の伝達を行うものでない。
【００４２】図２に示すように、スペーサ部材１１は、垂直部１１ｂの上下端の角部によりランプリフレクタ１の内面に嵌合しているため、発光面２１の周方向への位置ズレが防止されている。また、スペーサ部材１１の導光板３側の端部が、上下いずれかの傾斜壁１ｅ及び１ｆに係合するため、スペーサ部材１１が、導光板３の側端面３ａに対して垂直の方向に位置ズレすることが防止されている。すなわち、スペーサ部材１１は、ランプリフレクタ１の内側に押し込むだけで、発光面２１の周方向、及び側端面３ａの位置ズレが防止されるようにランプリフレクタ１に嵌合される。なお、スペーサ部材１１の有する弾力により、発光面２１の長さ方向への位置ズレも防止されている。
【００４３】スペーサ部材１１は、電気絶縁性の緩衝材、特には、透明なゴムからなる。とりわけ、シリコーンゴムが耐久性、低誘電率等の点で好ましい。しかし、適当な熱可塑性エラストマーやフッ素ゴム等からなるものであっても良い。場合によっては、ゴムでなく、樹脂の多孔質体や繊維集合体から構成することも可能である。スペーサ部材１１は、透明度に優れる材料からなるのが、光利用効率の向上の点で好ましい。スペーサ部材１１の幅、すなわち、管状光源２に沿った方向の寸法は、好ましくは３ｍｍ以上、例えば５ｍｍである。この程度の幅寸法があると、衝撃を充分に吸収し、かつ、管状光源２の位置ズレを充分に防止することができる。なお、スペーサ部材１１の厚みは例えば１ｍｍである。
【００４４】上記面光源装置を組み立てる際には、ランプリフレクタ１に予めコの字状スペーサ部材１１が組み付けられる。この際、コの字状スペーサ部材１１は、上記の嵌合に加えて、接着手段その他により一体に接合しておくことができる。このように接合されていると、管状光源２を交換する際等にも、スペーサ部材１１の位置ズレが確実に防止される。
【００４５】ランプリフレクタ１にコの字状スペーサ部材１１を組み付けた後、管状光源２がスリット状の開口１ａから差し込まれる。充分に差し込まれて、発光面２１がコの字状スペーサ部材１１の垂直部１１ｃに当接する。この状態で、発光面２１は、スペーサ部材１１の上下の水平部１１ｃ及び１１ｄにより挟み込まれて、位置ズレ不能に所定の位置に保持される。この所定の位置は、管状光源２の発光面２１からの光が最も効率的かつ均一に、導光板３の入射端面３ａに入射するように設定することができる。
【００４６】図２に示すように、ランプリフレクタ１のスリット状の開口１ａの幅ｄ１が、管状光源の発光面２１の径ｄ２よりも少し大きいため、スリット状の開口１ａから、発光面２１の部分を容易に挿入することができる。ランプリフレクタ１の上下方向のうちのり（内法）寸法ｄ３、すなわちランプリフレクタ１内室の上下方向寸法が、開口１ａの幅ｄ１よりもかなり大きい。
【００４７】一方、厚さＤのスペーサ部材１１の内側における上下方向寸法は、発光面２１の外径ｄ２よりも少し小さいため、発光面１１の部分が、コの字状スペーサ部材１１を介してランプリフレクタ１から、上下より挟み込まれて充分に固定されるのである。
【００４８】上記実施例によると、管状光源２の発光面２１からのリーク電流を防止するためのスペーサ部材が導光板３の入射端面３ａに接触することに起因する面光源装置の発光強度ムラを、簡単な構成により確実に防止することができる。
【００４９】しかも、ランプリフレクタ１の開口１ａの幅ｄ１が、ランプリフレクタ１の上下方向うちのり寸法ｄ３よりかなり小さいものであっても、管状光源２をランプリフレクタ１に容易に差し込むことができ、組み立ての際の労力を著しく軽減することができる。
【００５０】また、スペーサ部材が、導光板側の部分を省いた透明ゴムの部材からなるため、スペーサ部材による光源光の損失も最小限とすることができる。
【００５１】
【発明の効果】エッジライト型の面光源装置において、管状光源の発光面とこれを覆う反射部材との間に配されるスペーサ部材に起因した発光強度ムラの発生を防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【住所又は居所】東京都港区芝浦一丁目１番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年７月１６日（２００１．７．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５９２２５
【弁理士】
【氏名又は名称】蔦田 璋子 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−３１０１４（Ｐ２００３−３１０１４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１月３１日（２００３．１．３１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２１５８９８（Ｐ２００１−２１５８９８） |
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