(57)【要約】 【課題】高温雰囲気下で使用するときでも、光学シートに対する平面状光源の発生熱の影響を阻止することができる、信頼性に優れた平面光源ユニットを提供する。【解決手段】希ガスが封入された放電空間１２および当該放電空間１２からの光を出光する平面状の発光面１１を有する平面状光源１と、前記発光面１１の上方側に配置された拡散板（透光性を有する支持板）３と、この拡散板３の上方側に配置された光学シート４とを備えている。前記平面状光源１と拡散板３との間にスペーサ２が配設されており、当該平面状光源１と拡散板３との間に形成される空間Ｓによって、前記発光面１１からの熱が拡散板３や光学シート４に伝達されるのを抑制する。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスが封入された放電空間および当該放電空間からの光を出光する平面状の発光面を有する平面状光源と、前記発光面の上方側に配置された透光性を有する支持板と、この支持板の上方側に配置された光学シートと、を備えており、前記平面状光源と支持板との間に空間を形成するために、当該平面状光源と支持板との間にスペーサが配設されていることを特徴とする平面光源ユニット。
【請求項２】
前記支持板が拡散機能を有するガラス板からなる請求項１に記載の平面光源ユニット。
【請求項３】
希ガスが封入された放電空間および当該放電空間からの光を出光する平面状の発光面を有する平面状光源と、前記発光面の上方側に配置された透光性を有する支持板と、この支持板の上方側に配置された光学シートと、を備えており、前記支持板は、前記平面状光源の発光面の周縁に設けられた気密性を有する封止剤を介して当該平面状光源の上方側に配置されており、かつ、前記平面状光源、拡散支持板および封止剤により形成される空間が真空にされていることを特徴とする平面光源ユニット。
【請求項４】
希ガスが封入された放電空間および当該放電空間からの光を出光する平面状の発光面を有する平面状光源と、前記発光面の上方側に配置された透光性を有する支持板と、この支持板の上方側に配置された光学シートと、を備えており、前記支持板は、前記平面状光源の発光面の周縁に設けられた気密性を有する封止剤を介して当該平面状光源の上方側に配置されており、かつ、前記平面状光源、支持板および封止剤により形成される空間内に断熱効果を有するガスが封入されていることを特徴とする平面光源ユニット。
【請求項５】
前記支持板が拡散機能を有するガラス板からなる請求項３〜４のいずれかに記載の平面光源ユニット。
【請求項６】
前記平面状光源の、前記発光面と反対側の面に断熱材層が配設されている請求項１〜５のいずれかに記載の平面光源ユニット。
【請求項７】
前記平面状光源の、前記発光面と反対側の面に放熱性物質および／または吸熱性物質からなる層が配設されている請求項１〜５のいずれかに記載の平面光源ユニット。
【請求項８】
前記平面状光源の、前記発光面と反対側の面にスペーサを介してプレート体が配設されている請求項１〜５のいずれかに記載の平面光源ユニット。
【請求項９】
液晶パネルと、この液晶パネルに光を照射するバックライトと、を備えた液晶表示装置であって、前記バックライトとして請求項１〜８のいずれかに記載の平面光源ユニットを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面状の発光面を有する平面光源ユニットおよびこの平面光源ユニットを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置用のバックライトとして、光源と液晶パネルとの間に導光板や拡散板等の光学部材を設置しなくても前記液晶パネルの入射面に対して均一な面上光を入射させることができる、平面状光源を備えた平面光源ユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１における平面状光源は、ガラス材からなる箱体状の密閉容器と、この容器内に形成されると共に、希ガスが封入された放電空間とを備えており、この放電空間内で希ガス放電を生じさせることによって当該空間を囲むように設けた蛍光体を励起させ発光させている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３‐４５３７６号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記のような従来の平面光源ユニットでは、その平面状光源の発光面から出光される光の輝度が３０００（ｃｄ／ｍ２）程度と低いものであった。このため、従来の平面光源ユニットを液晶表示装置用のバックライトに用いる場合、バックライトとして要求される５０００（ｃｄ／ｍ２）以上の高輝度の面状光を得るために、前記発光面上にレンズシート等の光学シートを直接設置していた。
【０００６】
ところが、前記のように平面状光源の発光面上に光学シートを直接設置すると、周囲温度等の使用環境によっては、平面状光源で発生した熱により、たわみや熱劣化が前記光学シートに発生することがあった。具体的にいえば、自動車等の車両に搭載される車載用ナビゲーションシステムの液晶表示装置に従来の平面光源ユニットを適用した場合、その周囲温度が６０〜７０℃位に上昇することがある。このような高温雰囲気下で使用すると、前記発光面は密閉容器の内部（放電空間）で発生した熱で加熱され、当該発光面の表面温度が１００℃近くに達することがあった。その結果、光学シートにたわみや熱劣化が発生し、平面光源ユニット（バックライト）の発光品位の低下を招いたり、光学シートの寿命が短くなってバックライトの信頼性が損なわれたりすることがあった。
【０００７】
このような問題を解決するものとして、本出願人らは、平面状光源の発光面と光学シートとの間に、当該平面状光源からの熱が光学シートへ伝わるのを抑制する熱伝導抑制部材を設けた平面光源ユニットを提案している（特願２００４−１１７８０４）。前記熱伝導抑制部材は、透光性を有する合成樹脂、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の光学用グレード樹脂で作製することができ、この熱伝導抑制部材を用いることで、光学シートへの平面状光源の発生熱の熱伝導を抑制し当該光学シートに対する平面状光源の発生熱の影響を阻止することができる。
【０００８】
本発明は、本出願人らが先に提案した平面光源ユニットに改良を加えたものであり、光学シートに対する平面状光源の発生熱の影響をさらに抑制することができる平面光源ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の平面光源ユニットは、希ガスが封入された放電空間および当該放電空間からの光を出光する平面状の発光面を有する平面状光源と、前記発光面の上方側に配置された透光性を有する支持板と、この支持板の上方側に配置された光学シートとを備えており、前記平面状光源と支持板との間に空間を形成するために、当該平面状光源と支持板との間にスペーサが配設されていることを特徴としている。
前記支持板は拡散機能を有するガラス板で作製するのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の平面光源ユニットは、希ガスが封入された放電空間および当該放電空間からの光を出光する平面状の発光面を有する平面状光源と、前記発光面の上方側に配置された透光性を有する支持板と、この支持板の上方側に配置された光学シートとを備えており、前記支持板は、前記平面状光源の発光面の周縁に設けられた気密性を有する封止剤を介して当該平面状光源の上方側に配置されており、かつ、前記平面状光源、支持板および封止剤により形成される空間が真空にされていることを特徴としている。
【００１１】
さらに、本発明の平面光源ユニットは、希ガスが封入された放電空間および当該放電空間からの光を出光する平面状の発光面を有する平面状光源と、前記発光面の上方側に配置された透光性を有する支持板と、この支持板の上方側に配置された光学シートとを備えており、前記支持板は、前記平面状光源の発光面の周縁に設けられた気密性を有する封止剤を介して当該平面状光源の上方側に配置されており、かつ、前記平面状光源、支持板および封止剤により形成される空間内に断熱効果を有するガスが封入されていることを特徴としている。
前記支持板は拡散機能を有するガラス板で作製するのが好ましい。
前記平面状光源の、前記発光面と反対側の面に断熱材層を配設することができ、またこの断熱材層に代えて、放熱性物質および／または吸熱性物質からなる層を配設してもよい。
また、前記平面状光源の、前記発光面と反対側の面にスペーサを介してプレート体を配設することもできる。
【００１２】
本発明は、また、液晶パネルと、この液晶パネルに光を照射するバックライトとを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトとして前述したいずれかの平面光源ユニットを用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の平面光源ユニットは、平面状光源の発光面と透光性を有する支持板との間にスペーサが設けられており、このスペーサによって前記発光面と支持板との間に空間が形成される。このため、前記発光面から支持板への熱の伝達は、対流または輻射により行われ、伝導（平面状光源の発光面の上に支持板が直接配置される場合、発光面から支持板への熱の伝達は伝導により行われる）により熱が伝達される場合に比べ熱の伝達量が大幅に小さくなる。したがって、高温雰囲気下で平面光源ユニットを使用するときでも、平面状光源で発生した熱によって支持板や光学シートにたわみや熱劣化が生じるのを防ぐことができる。その結果、長期に亘り平面光源ユニットの発光品位を保つことができ、その信頼性を高めることができる。
【００１４】
また、前記スペーサを設ける代わりに、平面状光源の発光面の周縁に設けられた気密性を有する封止剤を介して支持板を当該平面状光源の上方側に配置し、かつ、前記平面状光源、支持板および封止剤により形成される空間を真空にした場合、発光面から支持板への熱の伝達は、単に空間を設ける場合よりも一層抑制される。このことは、平面状光源の発光面の周縁に設けられた気密性を有する封止剤を介して支持板を当該平面状光源の上方側に配置し、かつ、前記平面状光源、支持板および封止剤により形成される空間内に断熱効果を有するガスを封入した場合でも同様である。これらの場合、高温雰囲気下で平面光源ユニットを使用するときでも、平面状光源で発生した熱によって支持板や光学シートにたわみや熱劣化が生じるのをさらに防ぐことができる。その結果、より長期に亘り平面光源ユニットの発光品位を保つことができ、その信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明の平面光源ユニットを詳細に説明する。なお、以下の説明では、平面光源ユニットを液晶表示装置のバックライトに適用した場合を例示して説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態に係る平面光源ユニットの断面説明図であり、図に示されるように、本発明の平面光源ユニットＵは、平面状の発光面１１を有する平面状光源１と、前記発光面１１の上方側に配置された、透光性を有する支持板である拡散板３と、この拡散板３の上方側に配置された光学シート４とを備えている。前記平面状光源１と拡散板３との間にはスペーサ２が配設されており、本実施の形態では、さらに前記平面状光源１における前記発光面１１と反対側の面１９に断熱材層５が配設されている。前記光学シート４は、例えばレンズシートからなっており、拡散板３からの光を集光して、平面光源ユニットＵから照射される光の輝度を所望の輝度に向上させている。なお、前記レンズシートに代えて、またはレンズシートに加えて、発光品位を整えるための拡散シートや偏光シート等の他の機能を有するシートを光学シート４として配置してもよい。
【００１７】
前記平面光源ユニットＵは、液晶表示装置の液晶パネルＥＰの背面側（図１において下側）に配置されており、当該液晶表示装置のバックライトを構成している。そして、この平面光源ユニットＵでは、拡散板３および光学シート４を介在させて平面状光源１で発生させた光を前記液晶パネルＥＰ側に出光することにより、当該液晶パネルＥＰで要求される所望輝度（例えば、５０００（ｃｄ／ｍ２）以上）を有し、ほぼ均一な平面状の光(面状光)が液晶パネルＥＰに入射され、これにより液晶パネルＥＰ上で所望の画像が表示されるようになっている。
【００１８】
前記平面状光源１は、図２に示されるように、希ガスが封入された放電空間１２と、この放電空間１２からの光を出光する、前記平面状の発光面１１とを有している。詳細にいえば、この平面状光源１は、平板状の第１および第２基板１３、１４と、これらの第１および第２基板１３、１４の間で枠体状に配置された第３部材１５とを具備しており、第３部材１５の一端部および他端部を第１および第２基板１３、１４にそれぞれ気密に接続することにより、前記放電空間１２が内部に形成された箱体状の密閉容器が構成されている。この平面状光源１では、キセノン等の希ガスが放電空間１２内に封入されており、後に詳述するように、放電空間１２の希ガスに放電を発生させることで発光面１１から面状光を発光させている。すなわち、この平面状光源１は、水銀蒸気中で放電させる従来の冷陰極管等の線状光源と異なって水銀レスの面状光源であり、リサイクル等での分解処理等が容易な環境に優しい光源ユニットを構成している。
【００１９】
前記第１基板１３は、前記発光面１１が上面に形成されるように、透光性を有するセラミックス材または透明なガラス材により作製されている。また、この第１基板１３の内面側には、蛍光体からなる発光層１６ａが設けられている。
前記第２基板１４は、鉛ガラス等の誘電材料により作製されており、基板内面側には、第１基板１３と同様に蛍光体からなる発光層１６ｂが設けられている。また、この第２基板１４には、５本の線状電極１７が当該基板内面から所定の深さで互いに所定の間隔を置いて埋設されており、第２基板１４では、その基板内面と線状電極１７との間の部分が誘電体バリア層として機能するようになっている。また、線状電極１７は、その端部が第２基板１４の外側に引き出されてケーブル２０を介して点灯装置２１に接続されている（図１参照）。そして、この点灯装置２１から高周波電圧が線状電極１７に印加されたときに、隣り合う２本の線状電極１７間で誘電体バリア放電が放電空間内で生起されて平面状光源１は点灯状態となり、前記発光層１６a、１６ｂからの光が発光面１１から拡散板３に向かって照射される。
【００２０】
前記第３部材１５は、セラミックス材またはガラス材により作製されている。また、この第３部材１５および第２基板１４は、前記第１基板１３と同一材料または当該第１基板１３と熱膨張係数が近い材料を用いて作製するのが好ましい。すなわち、第３部材１５の一端部および他端部は、前述したように第１および第２基板１３、１４にそれぞれ気密に接続されているが、これら第１および第２基板１３、１４と第３部材１５との気密接続には低融点ガラス材等の封着部材が用いられている。この封着部材は、ランプ点灯時の温度上昇等に伴う前記第１および第２基板１３、１４と第３部材１５との熱膨張係数の相異に起因してクラック等が生じることがある。また、第１基板１３は、発光面１１を形成するために透光性を有する材料により作製する必要がある。したがって、この第１基板１３に直接接続される第３部材１５およびこれに接続される第２基板１４を、第１基板１３の熱膨張係数と同一または近似する値を有する材料で作製することにより、前記封着部材でのクラック等の発生を極力抑えることができる。
【００２１】
また、平面状光源１では、前記放電空間１２内に複数のスペーサ１８が適宜配置されており、このスペーサ１８は前記放電空間１２が大気圧によって押し潰されないように前記平面状光源１の構造強度を高めている。詳細にいえば、放電空間１２内の希ガスの封入圧は放電の開始電圧を低減したり、放電による発光効率を高めたりするために、大気圧の数分の１程度の非常に低い負圧に設定されている。このため、大気圧と封入圧との差圧が前記第１および第２基板１３，１４に作用し易く、これらの第１および第２基板１３、１４が破損する恐れがある。それ故、本実施の形態の平面状光源１では、例えば角柱状のスペーサ１８を第１および第２基板１３，１４の間に所定間隔で設けて、これら第１および第２基板１３、１４の破損を防止している。
【００２２】
本実施の形態では、拡散板３の下面が直接発光面１１に接触しないように、前記発光面と拡散板３との間にスペーサ２が配置されている。拡散板３は、光学シート４が自重でたわみ、その光学特性に悪影響が生じるのを防止すると共に、その拡散性によって発光面１１から出光された光を拡散して光学シート４に向かって照射して、前記スペーサ１８の影が発光面からの面状光に現れるのを防止することができる。前記拡散板３として、本実施の形態では、拡散機能を有するガラス板が用いられている。この拡散機能を有するガラス板は、例えば強化ガラスまたは一般のガラスに、シリカ、ビーズ等の拡散性を付与することができる無機物質をスクリーン印刷やスパッタリング等により塗布し焼き付けることより得ることができる。拡散板３として合成樹脂製のものを用いると軽量化を図ることができるが、平面状光源１が発する熱により若干のたわみが生じる可能性がある。しかしながら、ガラス板からなる拡散板３を用いると、このようなたわみを確実に防止することができるので好ましい。
【００２３】
前記スペーサ２は、平面状光源１の発光面１１が高温（通常、７５℃程度の高温）になることから、例えば耐熱性を有するゴム等で作製されており、前記発光面１１の周縁に設けられている。このスペーサ２は、枠状に形成して前記発光面１１の周縁全体に設けてもよいし、また棒状のものを周縁の一部に設けるようにしてもよい。さらには、短円柱または短角柱状のものを適宜の間隔で発光面１１の周縁に設けるようにしてもよく、本発明において、その形状および配置場所は特に限定されるものではない。スペーサ２の高さ(図１において上下方向の寸法)は、前記発光面１１と拡散板３の下面との距離ｄが、０．５ｍｍ以上、好ましくは１．０ｍｍ以上となるように、また３．０ｍｍ以下、好ましくは２．０ｍｍ以下となるように選定される。前記距離dが０．５ｍｍよりも小さいと衝撃吸収性機能をもたせたスペーサの形成が困難であり、一方３．０ｍｍよりも大きいと輝度が低下するという問題がある。前記スペーサ２は、例えば耐熱性接着剤を用いる等して発光面１１と拡散板３との間に設けることができる。このようなスペーサ２を設けて発光面１１と拡散板３との間に空間Ｓを形成することで、発光面１１からの熱は対流や放射という形で拡散板３および光学シート４に伝達されるので、従来の伝導による熱の伝達（発光面に拡散板が直接接触する場合、発光面からの熱は伝導という形で拡散板に伝達される）に比べ熱の伝達量は大幅に低減される。その結果、拡散板３や光学シート４のたわみや熱劣化が防止され、平面光源ユニットの発光品位を保つことができる。
【００２４】
前記断熱材層５は、例えば発泡ゴムや発泡樹脂等の断熱材からなっており、平面状光源１で発生した熱を当該平面状光源１内部にこもらせて外部に伝達されるのを抑制する役割を果たしている。このように、熱を内部にこもらせることにより、外部（表面）への熱伝達を抑制し、液晶面への影響を抑制するという効果がえられる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、ガラス製の拡散板３を用いているが、使用条件によっては、合成樹脂製の拡散板を用いることも可能である。また、透光性を有する支持板として、拡散板以外にも、一般のガラス板や透明な合成樹脂を用いることもできる。
【００２６】
さらに、平面状光源１の裏面側に断熱材層５を設けているが、この断熱材層５に代えて、放熱性物質および／または吸熱性物質からなる層を設けることもできる。このような層を設けることにより、平面状光源１で発生した熱が当該平面状光源１の裏面側に移動しやすくなり、発光面１１側から放熱される熱の量を減らし、前記拡散板３に伝達される熱の量を一層低減させることができる。前記放熱性物質の例としては、セラミックスをあげることができ、また吸熱性物質の例としては、ゲルをあげることができる。なお、金属は、放熱性および吸熱性にすぐれているが、漏れ電流が発生する恐れがあるため、前記放熱性物質または吸熱性物質として用いるのは適当ではない。
【００２７】
図３は本発明の平面光源ユニットの他の実施の形態を示している。この実施の形態は、スペーサとして、液晶表示装置におけるケーシングないしは枠体６に形成された凸部６aを用いている点が図１に示される実施の形態と異なっている。なお、同一の参照符号で示したものの構成は図１に示したものと同じであるので、その説明を省略する。
【００２８】
前記凸部６aは、ケーシング６と一体に形成してもよいし、別体として作製し当該ケーシング６に接着剤等により固定してもよい。この凸部６aは、図１に関連して説明したように、枠状のものにして発光面１１の周縁全体に設けるようにしてもよいし、所定長さの複数の凸部から構成して当該複数の凸部を所定の間隔で発光面１１の周縁に設けるようにしてもよい。この実施の形態では、ケーシング６に設けた凸部６aをスペーサとして用いているので、拡散板３への熱の伝達量を低減させることができる効果に加え、必要な部材が１つ減るため、組付工数が減り、コストダウンを図ることができるという効果を得ることができる。
【００２９】
図４は本発明の平面光源ユニットのさらに他の実施の形態を示している。この実施の形態は、スペーサとして、気密性を有する封止材２２を採用し、かつ、平面状光源１、拡散板３および封止材２２により形成される空間が真空にされている点が図１に示される実施の形態と異なっている。なお、同一の参照符号で示したものの構成は図１に示したものと同じであるので、その説明を省略する。
【００３０】
本実施の形態では、平面状光源１の発光面１１と拡散板３の下面との間が、単なる空間ではなく真空状態にされているので、図１に示される実施の形態よりもさらに拡散板３への熱伝達量を低減させることができる。空間Ｓの真空度は、本発明において特に限定されるものではないが、通常５０〜４００Ｔｏｒｒ程度である。
【００３１】
なお、前記空間Sを真空にすることに代えて、当該空間S内に、断熱効果を有するガスを封入することもできる。この断熱効果を有するガスとしては、発光面１１からの光の透過を妨げないように、無色透明なガスを用いるのが好ましい。かかる断熱効果を有するガスを空間Sに封入することにより、拡散板３や光学シート４への熱の伝達量を低減させる効果に加え、真空度が若干下がるため、衝撃に対しては若干強度が上がるという効果を得ることができる。
【００３２】
図５は本発明の平面光源ユニットの他の実施の形態を示している。この実施の形態は、前記断熱材層５に代えて、平面状光源１の裏面１９（発光面１１と反対側の面）側に当該平面状光源１の発光面１１側と同様の空間Sを設けている点が図１に示される実施の形態と異なっている。なお、同一の参照符号で示したものの構成は図１に示したものと同じであるので、その説明を省略する。
【００３３】
図５に示される実施の形態では、平面状光源１の裏面１９側にスペーサ２を介して空間Ｓを形成するプレート体として、液晶表示装置のケーシング７を利用しており、これにより部品点数の削減化を図っている。本実施の形態のように、発熱体である平面状光源１に接触する部分を極力減らす構成とすることにより、前述した光学シートへの熱伝達量を抑制できる効果に加え、コストダウンを図ることができるという効果が得られる。
【００３４】
なお、各実施の形態で採用されている構成を適宜組み合わせることもできる。例えば、図３〜４に示される実施の形態において、平面状光源１の裏面側に、図１における断熱材層５を設けることもできる。同じく図３〜４に示される実施の形態において、平面状光源１の裏面側に、その発光面側と同様の空間を設けることもできる。
また、以上の説明では、平面状光源として、希ガスの放電によって発生した紫外線が発光層に当たり当該発光層から可視光が照射されるタイプのものを用いているが、本発明における平面状光源はこれに限定されるものではなく、放電によって直接可視光が照射されるタイプのものを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の平面光源ユニットの一実施の形態の断面説明図である。
【図２】図１に示される平面光源ユニットの平面状光源の断面説明図である。
【図３】本発明の平面光源ユニットの他の実施の形態の断面説明図である。
【図４】本発明の平面光源ユニットのさらに他の実施の形態の断面説明図である。
【図５】本発明の平面光源ユニットの他の実施の形態の断面説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１平面状光源
２スペーサ
３拡散板
４光学シート
５断熱材層
６，７  ケーシング
１１発光面
１２放電空間
Ｕ平面光源ユニット
Ｓ空間
【図１】
2006031997.tif 000003
【図２】
2006031997.tif 000004
【図３】
2006031997.tif 000005
【図４】
2006031997.tif 000006
【図５】
2006031997.tif 000007