直下型用發光面構件及直下型面發光裝置的製作方法

2023-04-23 16:00:06 3

專利名稱：直下型用發光面構件及直下型面發光裝置的製作方法
技術領域：
本發明關於液晶顯示裝置的背光燈、X光照片觀察箱(showcasten)等，在背後(正下方)配置光源並使用的直下型用發光面構件及利用它的直下型面發光裝置。
背景技術：
在習知技術中，作為面發光裝置，已知有以在發光面構件的背後(正下方)配置光源的構成為基本的直下型、以在導光板的側方(端面)配置光源的構成為基本的側燈型。
側燈型面發光裝置通過採用上述構成，具有薄型化容易的優點，但因為在其構成上，難以配置多個光源，而且容易使光的利用效率下降，所以與直下型相比，具有難以得到高亮度的缺點。因此，常常是利用1片或多片使透過導光板射出的光沿與發光面垂直的方向被集光的稜鏡片等透鏡片，提高光的利用效率並提高亮度。
另一方面，直下型面發光裝置通過採用上述構成，光的利用效率高，而且可配置多個光源，所以與側燈型相比，具有容易得到高亮度的優點。而且，直下型面發光裝置由於其內部空間為中空構造，所以具有即使大型化重量也輕的優點。因此，可適合作為超過15英寸的大型面發光裝置使用。
然而，在直下型面發光裝置中，因為在發光面構件的背後(正下方)配置光源，並使該光源發出的光透過發光面構件而從其表面(發光面)射出，所以具有容易產生妨礙發光面的亮度分布均勻化的要因之一即燈影(光源的形狀形成擴散板上的光的強弱而呈現)這一特有的問題。為了處理該問題，作為發光面構件，一種在例如透明的丙烯和聚碳酸酯等樹脂母材中混入擴散劑並使其分散而形成的，全體為均勻的乳白色的擴散板在市場上銷售，並被廣泛使用。該擴散板通過利用分散於樹脂母材中的擴散劑控制光透過率和光擴散性，並在擴散板內部控制透過光，而謀求發光面的亮度分布的均勻化。
但是，配備有上述擴散板的直下型面發光裝置，難以應對最近更高的亮度化要求。之所以這樣，是因為在樹脂母材中使擴散劑分散的擴散板，因其內部存在擴散劑，而使光被吸收得較多，或向發光面的光減少，無論如何在擴散板處總會產生光的損失。為了減少該光的損失，也考慮使擴散板中的擴散劑的含有量減少。但如減少擴散劑，則容易產生燈影，謀求發光面的亮度分布的均勻化變得困難。
因此，進行了能夠確保發光面的亮度分布的均勻性，並能夠實現高亮度化的技術的開發，提出了一種在例如整體為均勻的乳白色擴散板的一面上形成稜柱溝的技術(參照例如專利文獻1)。
日本專利早期公開的特開平2001-202814號公報(第3頁)但是，在上述專利文獻1的技術中，由於擴散板自身具有光擴散機能，所以具有即使形成稜柱溝，其效果也小的缺點。因此，為了充分提高發光面的亮度，需要還在擴散板上載置例如多片另外的透鏡片等光學片。然而，在這種情況下，又產生因為構件個數增加而使製造工程變得複雜並導致成本增高，或在光學片與擴散板之間或各光學片之間混入異物等新的問題。因此，期待開發一種與在樹脂母材中混入擴散劑並使其分散的擴散板不同的新發光面構件。

發明內容
本發明的目的是提供一種鑑於這些情況而形成的，能夠抑制燈影的產生並提高發光面的亮度的直下型用發光面構件及利用該構件的直下型面發光裝置。
本發明的直下型用面發光構件具有平面體部、在該平面體部的一面側所形成的受光面部、在前述平面體部的另一面側所形成的發光面部，為利用受光面部接受在前述受光面部的正下方所配置的光源的光，並利用前述發光面部發出透過了前述平面體部的光的直下型用發光面構件；其特徵在於前述平面體部利用無色透明的材料形成，且前述發光面部形成有多個凸條，前述凸條具有傾斜面及曲面中的至少一種的非水平面。
如利用上述構成，通過形成有多個具有傾斜面及曲面中的至少一種的非水平面的凸條的發光面部，可使透過了無色透明的平面體部的光產生折射，所以能夠將因受光面部的正下方所配置的光源造成的影像(image)分解為多個。而且，與習知那樣的使擴散劑分散的乳白色的擴散板不同，具有無色透明的平面體部，所以光透過率高，可使受光面部所接收的光不產生大的損失地從發光面部發光。
而且，在上述直下型發光面構件中，前述發光面部中的多個凸條並列形成為佳。在這種情況下，可謀求發光面部的亮度分布的均勻化。
另外，在上述直下型用發光面構件中，前述受光面部形成於光擴散部上為佳。在這種情況下，可使接收的光擴散(散亂)，且可將該擴散的光由發光面部分解為多個，所以能夠更加容易地抑制燈影，並可謀求發光面部的亮度分布的均勻化。而且，由於只將受光面部形成在光擴散部上，所以也不會出現象習知的擴散板那樣，對發光面部的燈影產生進行抑制的效果小的問題。
本發明的直下型面發光裝置的特徵在於包括上述直下型用發光面構件、在前述直下型用發光面構件的背後所配置的光源。
如利用上述構成，由於配備有能夠抑制燈影的產生，並提高發光面部的亮度的直下型用發光面構件，所以形成一種發光品位良好的直下型面發光裝置。
而且，在上述直下型面發光裝置中，使前述光源為線形光源，且該線形光源的長邊方向和前述直下型用發光面構件的發光面部的凸條的稜線方向大致相同為佳。在這種情況下，特別是對燈影的產生可更加有效地進行抑制。
而且，在上述直下型面發光裝置中，於前述直下型用發光面構件的發光面部側，還設置在一面上並列形成有多個凸條的透鏡片，且前述透鏡片以其凸條的稜線方向與前述直下型用發光面構件的發光面部的凸條的稜線方向間所形成的角度θ按照大於等於45°、小於等於90°的方式進行配置為佳。在這種情況下，可更加有效地抑制燈影的產生，且提高發光面部的亮度，所以形成發光品位更加良好的直下型面發光裝置。
如利用本發明，由於配備有利用無色透明的材料所形成的平面體部、形成有多個特定的凸條的發光面部，所以可提供一種能夠抑制燈影的產生，且提高發光面部的亮度的直下型用發光面構件。而且，由於利用該直下型用發光面構件，可提供一種發光品位良好的直下型面發光裝置。


圖1所示為關於本發明的一實施形態的直下型背光燈的斷面圖。
圖2所示為拆除了上下框和透鏡片的直下型背光燈的斜視圖。
圖3所示為發光面部的凸條的另一例子的斷面圖。
圖4所示為發光面部的凸條的又一例子的斷面圖。
圖5為圖1的虛線A的擴大圖。
圖6為拆除上下框的直下型背光燈的斜視圖。
符號的說明10直下型背光燈(直下型面發光裝置)12下框13光源13a線形光源20直下型用發光面構件21平面體部22受光面部23發光面部25凸條25a、25b凸條的傾斜面(非水平面)25c凸條的稜線
27透明基層28擴散劑30稜鏡片35凸條35a、35b傾斜面35c稜線41a、41b、41c、41d傾斜面P1、P2凸條的間距L線形光源的間距具體實施方式
下面，參照附圖對本發明的較佳實施形態進行說明。圖1為關於本發明的直下型面發光裝置的一實施形態的直下型背光燈的構造的概略斷面圖。關於本實施形態的直下型背光燈10的構成包括被配置在例如液晶顯示裝置的背面側使用，且一面開口的下框12、以堵塞前述開口的形態進行配置的直下型用發光面構件(以下只稱為[發光面構件])20、被配置在前述發光面構件20的背後(正下方)的光源13、被配置在前述發光面構件20的上方的稜鏡片30、被配置在前述發光面構件20的上方且覆蓋下框12的上框(未圖示)。而且，利用下框12和未圖示的上框構成直下型背光燈的框體。
下框12由各種金屬材料或樹脂材料形成，具有矩形的底面、從底面向開口側以該開口擴大的形態進行傾斜延長設置的側面(上下側面、左右側面)，且形成一面(圖1的上面)具有較大開口的形狀。各側面和底面鋪設白色系擴散反射片或金屬光澤反射片等反射片，或施加白色塗層等，以形成擴散反射面或正反射面，而能夠有效利用光源13發出的光。但是，因為在正反射面的情況下容易產生燈影，所以形成擴散反射面為佳。
另一方面，上框利用例如與下框12同種類的形成材料形成，具有向外部射出光的窗部的上面、從該上面向開口側延伸設置的側面(上下側面、左右側面)，並形成可利用該開口覆蓋前述下框12的形狀。
參照圖2，光源13利用聚碳酸酯等白色樹脂制的燈支持座(未圖示)，支持多根(例如12根)例如直徑數mm左右的細長冷陰極管型的螢光燈等線形光源13a而構成，並被收納在下框12內。各線形光源13a在發光面構件20的背後(正下方)以一定的間距(各線形光源13a間的距離)並列配置。這裡，間距L依據直下型背光燈10的大小等而酌情確定，但在例如15英寸的情況下，被設定為大於等於15mm、小於等於35mm。另外，在光源13連接有未圖示的倒相器等眾所周知的電氣部件，以進行點燈·熄燈。
發光面構件20具有平面體部21、在該平面體部21的一面側(光源13側)一體形成的受光面部22、在前述平面體部21的另一面側一體形成的發光面部23。而且，發光面構件20的厚度為了確保配置於下框12的開口上時不會撓曲這種程度的剛性，設定為大於等於1.5mm為佳，更佳為大於等於2.0mm。但是，如果過厚則有可能導致重量上升和成本增高，所以設定為小於等於3.0mm為佳。
而且，平面體部21利用透明樹脂(丙烯樹脂等)或玻璃等各種無色透明材料而形成無色透明的平板形。該平面體部21不含用於使透過光擴散(散亂)的擴散劑，與習知的擴散板不同，光透過率非常高。具體地說，平面體部21自身的光透過率為大於等於80％，較佳為大於等於95％。
而且，發光面部23使多根具有對平面體部21以一定角度(例如60°)進行傾斜的傾斜面(非水平面)25a、25b的斷面三角形狀的凸條25，與利用其傾斜面25a和傾斜面25b所形成的稜線25c平行而並列形成，構成透鏡面(稜鏡面)。各凸條25的高度被設定為小於等於30μm，且發光面部23的厚度與平面體部21的厚度相比相當小。另外，在本說明書的各附圖中，為了強調凸條25而進行放大表示。
發光面部23的凸條25的間距(各凸條25的稜線25c間的距離)P1，被設定為小於等於500μm為佳，更佳為小於等於100μm。之所以這樣，是因為雖然線形光源13a的影像通過利用傾斜面25a、25b使光進行折射並向不同的方向射出而被分解，但如間距P1過大，則有可能無法使線形光源13a的影像較多地進行分解，或使較多的光向發光面部23a的法線方向(正面方向)以外的方向射出。而且，還因為如間距P1太大，則有可能使凸條的紋路變得顯眼，發光品位變差。
發光面部23的各凸條25，以使其稜線25c的方向和線形光線13a的長邊方向大致相同的形態而形成。藉此，線形光源13a的圖像可在發光面部23上的任一地點被同樣地分解，所以有助於發光面部23的亮度分布的均勻化。
上述那樣的發光面部23利用例如注射成型等而與平面體部21一體形成，或通過使UV硬化樹脂等所製作的凹凸層(稜鏡層)貼合在平面體部21上，或將眾所周知的透鏡片(稜鏡片)利用透明的粘著劑貼合在平面體部21上而形成。
另外，發光面部23的凸條25並不限於上述那樣的斷面三角形狀，也可為具有傾斜面41a、41b、41c、41d的斷面五角形狀(參照圖3)等的斷面多角形狀的凸條，或具有被設定為一定曲率半徑的曲面42的斷面半圓形狀(雙凸透鏡狀，參照圖4)的凸條。如為斷面五角形狀或斷面半圓形狀，由於線形光源13a的影像被更多地分解，所以能夠更進一步地抑制燈影的產生，並有助於發光面的亮度的均勻化。即，在本發明中，發光面部23通過形成有多個具有傾斜面及曲面中的至少一種的非水平面(對平面體部21不平行的面)的凸條25而構成。
而且，受光面部22如圖5所示，形成在含有耐光性優良的二苯甲酮系或苯甲酸酯系等紫外線吸收劑的透明基層27中使珠等擴散劑28分散的薄擴散珠層(光擴散部)，而能夠利用擴散劑28使受光面部22所接收的光擴散(散亂)。擴散劑28以使發光面構件20整體的霧度(haze)值(濁度值，cloud value)為大於等於70％，更佳為大於等於85％的形態而在透明基層27中進行分散。因為如霧度值小，則擴散劑28的含有量過少，有可能在受光面部22無法得到充分地擴散效果。而且，為了得到光擴散效果，受光面部22的厚度被設定為大於等於1.0μm為佳。但是，如果太過於厚，則與習知的擴散板同樣，有可能無法充分得到對發光面部23的凸條25所造成的燈影的產生進行抑制的效果，所以被設定為小於等於5.0μm為佳。
參照圖6，透鏡片(稜鏡片)30使多根具有傾斜面35a、35b的斷面三角形狀的凸條35，以一定的間距P2(例如100μm左右)並列形成而構成，並配置在前述發光面構件20的發光面部23上。具體地說，以使發光面構件20的發光面部23的凸條25的稜線25c方向，與透鏡片30的凸條35的稜線35c方向間所形成的角度θ，處於按照大於等於45°、小於等於90°的範圍內的形態進行載置。這裡，之所以使角度θ處於上述範圍內，是由於以下的原因。即，角度θ越大，亮度越高，在90°時達到最大。然而，上述發光面構件20存在雖然正面方向(發光面構件20的法線方向)的燈影良好，但當從傾斜方向眺望發光面構件20時，燈影變差的問題。這是因為，由於發光面構件20的發光面部21的凸條25的稜線25c方向，為與線形光源13a的長邊方向相同的方向，所以在從傾斜方向眺望的情況下，可看作線形光源13a的影像未分解。藉此，當使透鏡30的凸條35的稜線35c方向，對線形光源13a的長邊方向及發光面部23的凸條25的稜線25c方向，以一定的角度進行傾斜時，可限制視野角，結果能夠更加改善線形光源13a的燈影。而且，這種燈影的改善效果在角度θ為45°時達到最大。由此，透鏡面30考慮亮度提高效果和燈影改善效果，使角度θ按照大於等於45°、小於等於90°範圍內的適當角度而進行配置為佳。另外，如使角度θ＝0°而配置透鏡片30，則產生莫爾條紋(幹涉條紋)，所以以該角度θ進行配置不佳。
這裡，在下述的表1中，表示線形光源13a、發光面構件20、透鏡片30的相對位置關係，與此時的發光狀態。


在關於採用上述構成的本實施形態的直下型背光燈10中，使用形成有發光面部23的發光面構件20，其中該發光面部23在無色透明的平面體部21的一面上具有特定的凸條25。因此，當在背後(正下方)配置的光源13的光從發光面構件20的發光面部23射出時，起因於光源13的影像被分解為多個。藉此，能夠有效地抑制燈影的產生。具體地說，雖然在習知技術的側燈型面發光裝置等中，使用透鏡片作為亮度提高片，但該透鏡片是為了將光向正面方向集中並提高正面方向的亮度而使用的，並不用於使起因於光源13的影像分解為多個。即，習知技術是通過假定利用擴散片等被均勻化的光作為入射透鏡片的光，並將該入射光利用透鏡片向正面方向進行集光，而起到提高亮度的作用，並沒有起到將起因於光源13的影像分解為多個的作用。對此，在本實施形態中，來自光源13的光雖然由受光面部22的光擴散部被擴散，但在透過了該受光面部22的光中，殘留有起因於光源13的影像。而且，受光面部22與平面體部21形成一體，且在該平面體部21上一體形成有發光面部23。因此，在由受光面部22所接收的光透過平面體部22入射發光面部23時，也殘留有起因於光源13的影像，通過將該影像由發光面部23的特定凸條進行分解，可有效地抑制燈影的產生。即，本實施形態的發光面部23具有習知的透鏡片不能發揮機能的，將起因於光源13的影像分解為多個的機能，並通過使該發揮該機能，能夠有效地抑制直下型面發光裝置所特有的問題即燈影的產生。
而且，關於本實施形態的發光面構件20由於其平面體部21利用無色透明的材料形成，所以與使擴散劑擴散的擴散板相比，能夠提高亮度。另外，由於受光面部22形成一種含有紫外線吸收劑的擴散珠層(光擴散部)，所以耐光性優良，且也可利用光擴散效果謀求發光面部23的亮度分布的均勻化。而且，由於將利用受光面部22被擴散的光由發光面部23分解為多個，所以能夠更加抑制燈影。而且，由於在從受光面部22到發光面部23之間存在厚度大的平面體部21，所以利用受光面部22的擴散珠層(光擴散部)可充分地進行擴散，從而可利用發光面部23對起因於光源13的影像進行分解，並更加抑制燈影。而且，在習知的擴散板中，由於是在擴散板整體中分散用於吸收光的擴散劑，所以光的損失相當大，但在關於本實施形態的發光面構件20中，由於只使擴散劑在薄擴散珠層(光擴散部)中分散，所以可使光的損失變小並謀求高亮度化。藉此，關於利用這種發光面構件20的本實施形態的直下型背光燈10，形成發光品位良好的直下型背光燈。
而且，在關於本實施形態的直下型背光燈10中，即使不使用較多的各種光學片也較為明亮，所以具有可降低材料費用，而且可減少用於除去光學片間的異物的功夫，並抑制因混入異物而造成的不良現象的優點。另外，特別是在大型的直下型背光燈中，還具有雖然存在容易產生光學片的撓曲和扭曲的問題，但該問題也減少的優點。另外，在關於本實施形態的直下型背光燈10中，當在平面體部21中使用無色透明的玻璃時，因光源發出的熱所造成的熱膨脹和翹曲少，所以還具有可使光源13和發光面構件20的距離接近，能夠謀求薄型化的優點。而且，在關於本實施形態的直下型背光燈10中，當受光面部22形成光擴散部，且下框12的底面和側面形成擴散反射面時，具有可使各個擴散作用相互作用，更加有效地抑制燈影的優點。
在這裡，對本發明者進行的驗證測試加以說明。在該驗證測試中，通過準備在丙烯樹脂制的無色透明板狀體(厚度2mm)的一面上形成雙凸透鏡(斷面為半圓形狀的凸條，高＝100μm，間距P1＝250μm)，且在另一面上形成厚20μm的擴散珠層(霧度值82％)而構成的發光面構件(實施樣品)，和使擴散劑分散的丙烯樹脂制的乳白色擴散板(光透過率53％，厚2mm)所構成的發光面構件(比較樣品)，作為20英寸的直下型背光燈用的發光面構件，並將它們分別設置在直下型背光燈下框的開口部分上之後，再在各發光面部側載置稜鏡片(間距P2＝50μm)，而對是否產生燈影和亮度進行了調查。由結果可知，實施樣品的發光面構件與比較樣品同樣，不能發現燈影，而且亮度為比較樣品的亮度的118％。藉此可確認，實施樣品的發光面構件能夠抑制燈影的產生，且可實現高亮度化。
另外，本發明並不限定於上述實施形態。例如，在對發光面部23的亮度分布的均勻化要求並不強烈的情況下，受光面部22也可不為光擴散部，而為平面體部21的表面(形成受光面)。而且，受光面部22的光擴散部也可將霧度值大於等於70％的擴散片，利用含有擴散劑的粘著劑或不含有擴散劑的粘著劑進行貼合而形成。而且，在不要求非常高的亮度和亮度分布的均勻化的情況下，也可不使用透鏡片30。
另外，發光面構件20也未必一定要挾持於下框12和上框之間，也可配置在上框的上側。而且，下框12的底面也未必是平坦的，也可為波形的形狀。
而且，本發明的直下型面發光裝置並不限於液晶顯示裝置的背面側所使用的直下型背光燈，也可作為用於看X光照片的觀察箱、需要背光的廣告牌、用於看照相底片的裝置等使用。
權利要求
1.一種直下型用發光面構件，具有平面體部、在該平面體部的一面側所形成的受光面部、在前述平面體部的另一面側所形成的發光面部，為利用受光面部接受在前述受光面部的正下方所配置的光源的光，並利用前述發光面部發出透過了前述平面體部的光，其特徵在於前述平面體部利用無色透明的材料形成，且前述發光面部形成有多個凸條，前述凸條具有傾斜面及曲面中的至少一種的非水平面。
2.如權利要求1所述的直下型用發光面構件，其特徵在於前述發光面部上的多個凸條並列形成。
3.如權利要求1或2所述的直下型用發光面構件，其特徵在於前述受光面部形成於光擴散部上。
4.一種直下型面發光裝置，其特徵在於具有權利要求1～3中的任一項所述的直下型用發光面構件、及在前述直下型用發光面構件的背後所配置的光源。
5.如權利要求4所述的直下型面發光裝置，其特徵在於前述光源為線形光源，且該線形光源的長邊方向和前述直下型用發光面構件的發光面部的凸條的稜線方向大致相同。
6.如權利要求5所述的直下型面發光裝置，其特徵在於在前述直下型用發光面構件的發光面部側，還設置在一面上並列形成有多個凸條的透鏡片，且前述透鏡片以其凸條的稜線方向與前述直下型用發光面構件的發光面部的凸條的稜線方向間所形成的角度θ按照大於等於45°、小於等於90°的方式進行配置。
全文摘要
本發明提供一種能夠抑制燈影的產生且提高發光面的亮度的直下型用發光面構件。本發明的直下型用發光面構件20包括平面體部21、受光面部22、發光面部23。而且，利用無色透明的材料形成平面體部21。而且，在發光面部23上形成多個具有傾斜面(非水平面)25a、25b的凸條。
文檔編號G02F1/13357GK1696800SQ20041010313
公開日2005年11月16日 申請日期2004年12月31日 優先權日2004年5月10日
發明者羽生篤史 申請人:住友橡膠工業株式會社