(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及び液晶表示装置用バックライトを提供する。  【解決手段】  平面状の発光面２１と、この発光面２１から出光する光を希ガス放電によって発生させる放電空間２２とを備えた平面蛍光ランプ（平面状光源）２、及び発光面２１の上方側に光学シート４を配置する。さらに、この光学シート４と発光面２１との間に拡散板（熱伝導抑制部材）３を設けて、この拡散板３によって平面蛍光ランプ２で発生した熱が光学シート４側に伝わるのを抑制する。【選択図】      図２
2005302556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスが封入された放電空間と、この放電空間からの光を出光する平面状の発光面とを備えた平面状光源と、
前記発光面の上方側に設置された光学シートと、
透光性を有するとともに、前記発光面と前記光学シートとの間に配置されて前記平面状光源からの熱が前記光学シートへ伝わるのを抑制する熱伝導抑制部材と
を具備したことを特徴とする平面光源ユニット。
【請求項２】
前記熱伝導抑制部材は、光拡散性を有していることを特徴とする請求項１に記載の平面光源ユニット。
【請求項３】
前記熱伝導抑制部材は、厚さが３ｍｍ以下で可視光線透過率が５０〜７０％の拡散板であることを特徴とする請求項１または２に記載の平面光源ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３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用バックライト。
【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及び液晶表示装置用バックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置のバックライトとしては、冷陰極管等からなる線状光源を液晶パネルの側方または下方に配置したエッジライト型または直下型バックライトが提供されている。しかるに、このような線状光源を用いたバックライトを液晶表示装置に適用する場合、フラットな液晶パネルの入射面に対して均一な面状光を入射させる必要があることから、上記線状光源と入射面との間に導光板または拡散板などの光学部材を設置することが要求されていた。そこで、このような液晶表示装置用バックライトとして上記光学部材の設置が省略可能な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。
具体的には、例えば下記特許文献１に記載されているように、上記平面状光源は、ガラス材からなる箱体状の密閉容器と、この密閉容器内に形成されるとともに、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た。そして、平面状光源では、その密閉容器の一面にて構成された平面状の発光面から面状光を出光していた。
【０００３】
【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】
【０００４】
ところで、上記のような従来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では、液晶表示装置用のバックライトとして要求される５０００（ｃｄ／ｍ2）以上の高輝度な面状光を得るために、上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。
ところが、上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などによっては、平面状光源で発生した熱により、たわみや熱劣化が当該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適用した場合、周囲温度が６０〜７０℃位に上昇することがあり、このような高温雰囲気下で使用したときには発光面は上記密閉容器の内部（放電空間）で発生した熱に加熱され、当該発光面の表面温度が１００℃近くに達することがあった。この結果、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。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、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及び液晶表示装置用バックライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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と、この放電空間からの光を出光する平面状の発光面とを備えた平面状光源と、前記発光面の上方側に設置された光学シートと、透光性を有するとともに、前記発光面と前記光学シートとの間に配置されて前記平面状光源からの熱が前記光学シートへ伝わるのを抑制する熱伝導抑制部材とを具備したことを特徴とするものである。
【０００７】
上記のように構成された平面光源ユニットでは、熱伝導抑制部材がその透光性によって平面状光源の発光面から光学シート側に出光される光の通過を許容した状態で、平面状光源から光学シートへの熱伝導を抑制するので、高温雰囲気下で使用するときでも、たわみ及び熱劣化が平面状光源で発生した熱によって光学シートに生じるのを防ぐことができ、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可能となる。
【０００８】
また、上記平面光源ユニットにおいて、前記熱伝導抑制部材は、光拡散性を有することが好ましい。
この場合、上記発光面から光学シート側に出光される平面状の光が上記熱伝導抑制部材の光拡散性にて拡散されるので、スペーサ等の部材を平面状光源の内部に設けた場合でも、その部材による部分的な輝度低下が光学シートから外部に向かって照射される平面状の光、すなわち平面光源ユニットが出光する面状光に現れるのを防止することができ、当該平面光源ユニットの発光品位が低下するのを防ぐことができる。
【０００９】
また、上記平面光源ユニットにおいて、前記熱伝導抑制部材は、厚さが３ｍｍ以下で可視光線透過率が５０〜７０％の拡散板であってもよい。
この場合、熱伝導抑制部材の厚さが３ｍｍよりも大きい場合には、上記光学シートから外部に向かって照射される平面光源ユニットの平面状の照射光の輝度が低下することがあるため、３ｍｍ以下が好ましい。また、熱伝導抑制部材の可視光線透過率が５０％未満の場合には、平面光源ユニットからの上記平面状照射光の輝度が全体的に低下することがあるため、５０％以上が好ましい。また、熱伝導抑制部材の可視光線透過率が７０％よりも大きい場合には、当該部材による光拡散が不十分で上記平面状照射光の輝度が部分的に不均一となることがあるため、７０％以下が好ましい。
【００１０】
また、本発明の液晶表示装置用バックライトは、上記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おり、高温雰囲気下で使用するときでも、たわみ及び熱劣化が平面状光源の発生熱に起因して光学シートに生じるのを防いで当該光学シートへの前記発生熱の影響を防止可能に構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高温雰囲気下で使用するときでも、熱伝導抑制部材が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ので、上記の発生熱に起因する発光品位の低下を防止した信頼性に優れた平面光源ユニット及び液晶表示装置用バックライトを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の平面光源ユニット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。尚、以下の説明では、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。
図１は、本発明の一実施形態に係る平面光源ユニットの要部構成例を示す側面図である。図において、本実施形態の平面光源ユニット１は、平面状光源としての平面蛍光ランプ２と、このランプ２の発光面２１上に順次配置された拡散板３及び光学シート４とを備えている。また、このユニット１は、液晶表示装置の液晶パネルＥＰの背後側（図の下側）に配置されており、当該表示装置のバックライトを構成している。そして、このユニット１では、拡散板３及び光学シート４を介在させて平面蛍光ランプ２で発生させた光を上記液晶パネルＥＰ側に出光することにより、当該パネル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）が同パネルＥＰに入射されて、パネルＥＰ上で所望画像が表示されるようになっている。
【００１３】
上記平面蛍光ランプ２は、平面状の上記発光面２１と、この発光面２１から出光する光を発生させる放電空間２２とを有している。詳細にいえば、この平面蛍光ランプ２は、図２も参照して、平板状の第１及び第２基板２３，２４と、これらの第１及び第２基板２３，２４の間で枠体状に配置された第３部材２５とを具備しており、ランプ２では、第３部材２５の一端部及び他端部を第１及び第２基板２３，２４にそれぞれ気密に接続することにより、上記放電空間２２が内部に形成された箱体状の密閉容器（ランプ本体）が構成されている。また、この平面蛍光ランプ２では、キセノン等の希ガスが放電空間２２内に封入されており、後に詳述するように、放電空間２２内の希ガスに放電を発生させることで発光面２１から面状光を発光させている。つまり、このランプ２は、水銀蒸気中で放電させる従前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などが容易な環境に優しい光源ユニットを構成している。
【００１４】
上記第１基板２３は、上記発光面２１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あるいは透明なガラス材によって構成されている。また、この第１基板２３の内面側には、蛍光体からなる発光層７ａが設けられている。
上記第２基板２４は、鉛ガラスなどの誘電材料により構成されており、基板内面側には、第１基板２３と同様に、蛍光体からなる発光層７ｂが設けられている。また、この第２基板２４には、図２（ｂ）に例示するように、５本の線状電極８が当該基板内面から所定の深さで互いに所定間隔をおいて埋設されており、第２基板２４では、その基板内面と線状電極８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８は、その端部が第２基板２４の外側に引き出されてケーブル６（図１）を介して点灯装置５（図１）に接続されている。そして、この点灯装置５から高周波電圧が線状電極８に印加されたときに、隣り合う２つの線状電極８間で誘電体バリア放電が放電空間２２内で生起されて平面蛍光ランプ２は点灯状態となり、上記発光層７ａ，７ｂからの光が発光面２１から拡散板３に向かって照射される。
【００１５】
上記第３部材２５は、セラミックス材またはガラス材によって構成されている。また、この第３部材２５と、第２基板２４とは、第１基板２３と同一材料もしくはこの第１基板２３と熱膨張係数が近い材料を用いて構成することが好ましい。つまり、第３部材２５の一端部及び他端部は、上述したように第１及び第２基板２３，２４にそれぞれ気密に接続されているが、これら基板２３，２４と部材２５との気密接続には低融点ガラス材など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基板２３，２４と部材２５との熱膨張係数の相異に起因してクラックなどが生じることがある。また、第１基板２３は、発光面２１を形成するために透光性を有する材料により構成する必要がある。それ故、この第１基板２３に直接的に接続される第３部材２５及びこれに接続される第２基板２４を、第１基板２３の熱膨張係数と同一または近似する値を有する材料で構成することにより、上記封着部材でのクラックなどの発生を極力抑えることができる点で好ましい。
【００１６】
また、平面蛍光ランプ２では、例えば図２（ａ）の二点鎖線上に複数のスペーサ２６が適宜配置されており、スペーサ２６は上記ランプ本体内の放電空間２２が大気圧によって押し潰されないように当該ランプ本体の構造強度を高めている。詳細にいえば、放電空間２２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、大気圧の数分の一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ランプ本体、特に第１及び第２基板２３，２４に作用し易く、これらの基板２３，２４に破損が生じるおそれがある。それ故、ランプ２では、例えば角柱状のスペーサ２６を第１及び第２基板２３，２４の間に所定間隔で設けて、これら基板２３，２４の破損を防止している。
【００１７】
図１に戻って、上記拡散板３は、上記光学シート４の下面が発光面２１上に直接的に接触しないように、発光面２１と光学シート４との間に配置されている。また、この拡散板３は、その光拡散性によって発光面２１から出光された光を拡散して光学シート４に向かって照射するとともに、平面蛍光ランプ２の点灯時にその内部で発生した熱が発光面２１から光学シート４側に熱伝導されるのを抑制する熱伝導抑制部材としても働くように構成されている。
具体的には、拡散板３は、透光性を有する合成樹脂材、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）あるいはポリカーボネート（ＰＣ）などの光学用グレード樹脂（より好ましくは耐熱性を有するもの）により構成されている。また、拡散板３では、その内部に気泡やビーズ等の拡散材を設けたり、表面に拡散剤を塗布したりすることにより、光拡散性が付与されている。また、この拡散板３では、その厚さは３ｍｍ以下（好ましくは１〜３ｍｍ）であり、５０〜７０％の可視光線透過率のものが使用されている。このような範囲の厚さ及び可視光線透過率の拡散板３を選定することにより、発光面２１からの光を適切に拡散させつつ、光学シート４側に通過させるとともに、平面蛍光ランプ２（放電空間２２）の内部での発生熱が発光面２１から光学シート４側に熱伝導されるのを抑制することができる。さらに、拡散板３が、発光面２１からの光を適切に拡散させるので、上記スペーサ２６の影が発光面２１からの面状光に現れるのを防ぐことができる。
【００１８】
尚、３ｍｍよりも厚い拡散板３を使用した場合には、光学シート４から液晶パネルＥＰに向かって照射される平面光源ユニットの平面状の照射光の輝度が著しく低下することがある。また、１ｍｍよりも薄い拡散板３を用いた場合には、上記平面蛍光ランプ２の構成（発熱量）などによっては当該拡散板３による上記発生熱の熱伝導抑制効果が不足し光学シート４に対する影響を阻止できないことがあるため、１ｍｍ以上の厚さの拡散板３を用いることが好ましい。
また、５０％未満の可視光線透過率の拡散板３を使用した場合には、平面光源ユニットからの上記平面状照射光の輝度が全体的に著しく低下することがある。また、７０％よりも大きい可視光線透過率の拡散板３を用いた場合には、当該拡散板３による光拡散が不十分で上記平面状照射光の輝度がスペーサ２６の影によって部分的に不均一となり、当該ユニットの発光品位（ランプイメージ）が低下することがある。
また、上記の説明以外に、曇りガラス（スリガラス）等の光拡散性を有するガラス材を拡散板３に用いてもよい。さらに、複数の拡散板３を発光面２１と光学シート４との間に配置する構成でもよい。
【００１９】
上記光学シート４は、例えばレンズシートにより構成されており、拡散板３からの光を集光して、液晶パネルＥＰへの照射光の輝度を所望輝度に向上させている。尚、この説明以外に、上記レンズシートに代えてあるい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。
【００２０】
以上のように構成された本実施形態では、拡散板（熱伝導抑制部材）３が平面蛍光ランプ（平面状光源）２の点灯時に当該ランプ内部で発生した熱の発光面２１から光学シート４側への伝導を抑制するので、この光学シート４の下面側（発光面２１側）の温度がランプ点灯動作に伴い上昇するのを防ぐことができる。従って、高温雰囲気下で使用する例えば車載用ナビゲーションシステムの液晶表示装置用バックライトに適用した場合に、その周囲温度の６０〜７０℃位への温度上昇とランプ点灯動作に伴うランプ内部の発生熱に応じて発光面２１の表面温度が１００℃近くに達したときでも、光学シート４にたわみ及び熱劣化が生じるのを防ぐことができる。このように、高温雰囲気下で使用するときでも、光学シート４に対する平面蛍光ランプ２の発生熱の影響を阻止することができるので、使用温度（保証温度）範囲が広く、かつ長期間にわたって高輝度な面状光を出光することができる信頼性に優れた平面光源ユニット及び液晶表示装置用バックライトを構成することが可能となる。
【００２１】
また、本実施形態では、拡散板３が発光面２１からの光を適切に拡散させて、スペーサ２６の影が発光面２１からの面状光に現れるのを防ぐことができるので、その影に起因して当該面状光の輝度が部分的に低下するのを防ぐことができる。この結果、スペーサ２６を平面蛍光ランプ２の内部に設けた場合でも、平面光源ユニットの発光品位が低下するのを防止することができる。
【００２２】
尚、上記の説明では、液晶表示装置のバックライトに適用した場合について説明したが、本発明は、平面状光源の発光面と光学シートとの間に、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透光性を備えた熱伝導抑制部材を設けたものであればよく、上記車載用ナビゲーションシステムやノートパソコンなどの携帯情報端末等に使用される各種液晶表示装置用バックライトだけでなく、平面状の照明光を発光する照明器具、その他の装置の光源に適用することができる。
また、上記の説明では、熱伝導抑制部材として光拡散性を有する拡散板を用いた場合について説明したが、本発明の熱伝導抑制部材はこれに限定されるものではなく、平面状光源の発光面から光学シート側への光の通過を許容する透光性を有し、かつ光学シートに対する平面状光源の発生熱の影響を阻止可能なものであれば何等限定されるものではない。
【００２３】
また、上記の説明では、誘電材料を用いた第２基板内に線状電極を埋設した構成について説明したが、本発明は放電空間に封入した希ガスの放電現象を利用して発光するものであればよく、形状や設置数等の電極構成、希ガスの種類などは何等上記のものに限定されない。例えば帯状電極が埋設された二つの誘電体層を第１及び第２基板と別個に構成するとともに、これら誘電体層の一方及び他方を第１基板内面と発光層との間及び第２基板内面と発光層との間にそれぞれ設け、第１及び第２基板側の帯状電極間で放電空間内の希ガス中に放電を発生させるものでもよい。
また、上記の説明では、放電空間内にスペーサを設けた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記希ガスの封入圧や第１、第２基板の厚さや材質などによっては、スペーサの設置を省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る平面光源ユニットの要部構成例を示す側面図である。
【図２】（ａ）は図１に示したランプ本体の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    平面光源ユニット
２    平面蛍光ランプ（平面状光源）
２１  発光面
２２  放電空間
３    拡散板（熱伝導抑制部材）
４    光学シート
【図１】
2005302556.tif 000003
【図２】
2005302556.tif 000004