(57)【要約】【課題】  特に隅黒現象の発生を有効に抑制して、発光面の輝度分布が均一化した高い発光品位の直下型バックライトを提供する。【解決手段】  本発明の直下型バックライトは、上下フレーム１１，１４と、拡散板１２と、光源１３とを備えている。そして、下フレーム１１の底面１１ａを拡散反射面に形成するとともに、下フレーム１１の側面１１ｄ、１１ｅを正反射面に形成するようにした。【選択図】      図２
2005285589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開口し、その開口と対向して位置する底面と、前記底面から開口側に向かって当該開口が底面より広くなるように傾斜して立設された側面とを有する下フレームと、前記下フレームの開口側に配置される面状の拡散部材と、前記拡散部材の背後に配置される光源と、を備え、
前記下フレームの底面が拡散反射面に形成されており、かつ、前記下フレームの側面には正反射面が含まれていることを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記光源が、直線状の長い発光部を有する線状光源であり、かつ、前記下フレームの側面のうち前記線状光源の長い発光部と平行な面が正反射面に形成されている請求項１記載の面発光装置。
【請求項３】
前記線状光源の端部側の側面が、拡散反射面に形成されている請求項２記載の面発光装置。
【請求項４】
前記拡散反射面の反射率と前記正反射面の反射率との差が、５％以内に設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の面発光装置。
【請求項５】
前記下フレームの側面と、前記下フレームの底面を下フレーム外側に向かって真っ直ぐに延長させた面との間でなす傾斜角度が、６０°以上７５°以下の範囲内に設定されており、
かつ、前記光源から前記下フレームの側面までの最短距離が、光源間の距離Ｌの１／４以上１／２以下の範囲内に設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶表示装置用の直下型バックライトに用いられる面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置などには、面発光装置の一種である直下型バックライトが搭載されている。直下型バックライトは、発光面となる面状の拡散部材としての拡散板の背後（直下）に下フレームに収容された光源が配置される構成を基本としており、このような構成を採用することにより、光源を発光面の直下ではなく横側に配置するサイドライト型に比べて、光の損失が少なく、また多数のランプを使用できるため、高輝度を得やすいという利点を有している。また、直下型バックライトは、その内部空間が中空構造になっているため、大型化しても軽量であるという利点も有している。このため、直下型バックライトは、特に１５インチを超える大型の面発光装置として好適である。
【０００３】
このような直下型バックライトにおいては、輝度の向上を図るべく、下フレームの内壁面である底面、その底面から立設する各側面のそれぞれに面に、同一又は類似の反射シート、反射板などの反射部材を敷設することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０２８１４号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記反射部材としては、金属光沢正反射シート、白色系拡散反射シートなどがよく用いられている。金属光沢正反射シートは、光を正反射させるものであるため、輝度を向上させやすいという利点を有している。ところが、正反射であるがゆえに、ランプイメージの解消が難しく、またランプと面状の拡散部材との距離を大きくとる必要があり、直下型バックライトの小型化への要請に応えにくいという欠点を有している。また、金属光沢正反射シート自体についても、金属表面に透明樹脂をコーティングするなどして、シート表面の電気伝導率を小さくしないと、下フレームに敷設した場合、ランプからの漏れ電流によって、ランプが短寿命化してしまったり、輝度が低下してしまったり、消費電力が増大してしまったりといった不具合が発生しやすいという欠点もある。さらに、金属光沢正反射シートは、通常、多層構造になっているので、コスト高を招きやすいという欠点もある。
【０００６】
これに対して、白色系拡散反射シートは、拡散反射であるため、ランプイメージの解消に優れ、発光品位がよく、しかもコスト安価であるという利点を有している。また、表面に耐光層を設けることにより、紫外線による劣化が殆どないという利点もある。このため、下フレームの内壁面に敷設する反射シートとしては、金属光沢正反射シートよりも白色系拡散反射シートを用いることが多くなってきている。
【０００７】
ところが、近年における直下型バックライトの高発光品位へのさらなる要求に伴い、白色系拡散反射シートでは不充分となりつつある。すなわち、白色系拡散反射シートでは、下フレームの側面側近傍の発光面における輝度が中央側の発光面における輝度に比べてかなり低輝度になってしまい、下フレームの側面側近傍の発光面が暗くなる（隅黒現象という）。そして、かかる隅黒現象が見られると、ユーザーの要求に充分に応えたものとはいえない。このようなことから、直下型バックライトの発光面の輝度分布をこれまで以上に均一化させる技術の開発が強く求められている。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、特に隅黒現象の発生を有効に抑制して、発光面の輝度分布が均一化した高い発光品位の面発光装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、発光面の輝度分布を均一化させて高い発光品位を実現した面発光装置を開発すべく鋭意研究を重ねていた。その過程で、従来の面発光装置においては、下フレームの内壁全面が同一又は類似の反射面で形成されている点に着目し、下フレームの底面と側面で全く異なる反射面にすることで発光面の輝度分布の均一化を向上できないかと考え、種々の実験研究を行った。その結果、下フレームの底面を拡散反射面に形成するとともに、下フレームの側面に正反射面を含むようにすれば、発光面の輝度分布を従来以上に均一化できることを見いだし、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明の面発光装置は、一面が開口し、その開口と対向して位置する底面と、前記底面から開口側に向かって当該開口が底面より広くなるように傾斜して立設された側面とを有する下フレームと、前記下フレームの開口側に配置される面状の拡散部材と、前記拡散部材の背後に配置される光源と、を備え、前記下フレームの底面が拡散反射面に形成されており、かつ、前記下フレームの側面には正反射面が含まれていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、下フレームの内壁面において、底面を拡散反射面に形成するとともに、側面のうちの少なくとも一部に正反射面を形成しているので、ランプイメージが発生するのを有効に抑制しつつ、暗くなりやすい下フレームの側面側近傍の領域に光を多く行き渡らせることができる。このため、隅黒現象の発生を有効に抑制して発光面の輝度分布を従来以上に均一化させることができる。すなわち、本発明の面発光装置は、光源に応じて下フレームの内壁の各面を拡散反射面か正反射面かを選択することで、それぞれの利点を効果的に活かし、発光品位を高めているものである。
【００１１】
また、上記面発光装置において、前記光源が、直線状の長い発光部を有する線状光源であり、かつ、前記下フレームの側面のうち前記線状光源の長い発光部と平行な面が正反射面に形成されているのが好ましい。この場合、前記下フレームの側面のうち線状光源の長い発光部と平行な面の近傍領域に光を多く行き渡らせることができるので、隅黒現象の発生を有効に抑制して発光面の輝度分布を従来以上に均一化させることができる。
【００１２】
さらに、上記面発光装置において、前記線状光源の端部側の側面が拡散反射面に形成されているのが好ましい。この場合、暗くなりやすい前記線状光源の端部側の側面の近傍領域に光を行き渡らせることができるので、より効果的に発光面の輝度分布を均一化させることができる。
また、上記面発光装置において、前記拡散反射面の反射率と前記正反射面の反射率との差が、５％以内に設定されているのが好ましい。この場合、より効果的に発光面の輝度分布を均一化させることができる。
【００１３】
また、上記面発光装置において、前記下フレームの側面と、前記下フレームの底面を下フレーム外側に向かって真っ直ぐに延長させた面との間でなす傾斜角度が、６０°以上７５°以下の範囲内に設定されており、かつ、前記光源から前記下フレームの側面までの最短距離が、光源間の距離Ｌの１／４以上１／２以下の範囲内に設定されているのが好ましい。この場合、さらにより効果的に発光面の輝度分布を均一化させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、下フレームの内壁面において、底面を拡散反射面に形成するとともに、正反射面に形成された側面を線状光源の発光部と平行な面を正反射面に形成しているので、特に隅黒現象の発生を有効に抑制して発光面の輝度分布が均一化した高い発光品位の面発光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の面発光装置の一実施形態に係る直下型バックライトの構造の概略を示す一部分解断面図である。本実施形態に係る直下型バックライト１０は、例えば液晶表示装置の背面側に配置されて用いられ、一面が開口した下フレーム１１と、前記開口を塞ぐように配置される面状の拡散部材としての拡散板１２と、前記拡散板１２の背後（直下）に配置される光源１３と、拡散板１２の上に複数の光学シート（図示せず）を介して配置される上フレーム１４とを備えて構成されている。
【００１６】
上フレーム１４は、各種の金属材料や樹脂材料により形成されており、外部に光を出射する窓部１４ｂを有する上面と、この上面から開口側に延設された側面とを有し、当該開口より下フレーム１１に被せることが可能な形状に形成されている。窓部１４ｂは、図１の破線で示すように、下フレーム１１の底面１１ａよりも大面積で、下フレーム１１の側面１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅが見えるように大きく開口して形成されている。そして、この窓部１４ｂの開口領域が発光面となる。
拡散板１２は、例えばポリカーボネート、アクリルなどの白色又は乳白色の板状体であり、下フレーム１１の開口を塞ぐように配置され、背後に配設された光源１３からの光を拡散して透過させることができるものである。具体的には、ポリカーボネート、アクリルなどの樹脂材料に光拡散性の微粒子を配合した樹脂組成物を板状に成形したものである。このような拡散板１２により、光源１３からの光を均一にして拡散板１２表面から出射することができる。
【００１７】
図２も参照して、光源１３は、直線状の長い発光部１３ａ１を有する線状光源であり、下フレーム１１と拡散板１２とにより形成された内部空間に収容されている。詳しくは、光源１３は、例えば直径が数ミリ程度の細長い管状体をＵ字状にした冷陰極管１３ａを６個備えており、それぞれがホルダ１３ｂに取り付けられるとともに、白色樹脂（ポリカーボネート等）製のランプ支持台（図示せず）により支持されて収容されている。各Ｕ字状の冷陰極管１３ａは、直線状で長い発光部１３ａ１と短い発光部１３ａ２を有しており、発光部１３ａ１がそれぞれ等間隔かつ平行となるように並設されている。なお、光源１３には、図示しないインバータなどの公知の電気部品が接続されており、点灯・消灯が行えるよう構成されている。
【００１８】
下フレーム１１は、各種の金属材料や樹脂材料により形成されており、矩形状の底面１１ａと、底面１１ａから開口側へ向かって広がるように傾斜して立設された各側面１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅとを有し、一面（図２の上面）が大きく開口した形状に形成されている。ここで、各側面のうち側面１１ｄ、１１ｅが光源１３の長い発光部１３ａ１と平行な面である。
【００１９】
そして、下フレーム１１の底面１１ａは、光源１３からの光を拡散反射させる公知の白色系拡散反射シートなどが敷設されて拡散反射面に形成されている。かかる拡散反射面は、光源１３からの光を拡散させることができることから、ランプイメージを有効に解消することができ、また光源１３までの距離を小さくできるので直下型バックライト１０の小型化を図るのにも寄与する。なお、白色系拡散反射シートに代えて白色塗装を施して拡散反射面としてもよいのは勿論である。
【００２０】
また、下フレーム１１の側面１１ｄ、１１ｅは、光源１３からの光を正反射させる公知の金属光沢正反射シートなどが敷設されて正反射面に形成されている。かかる正反射面は、拡散反射面に比べて反射率が高いために輝度を向上させることができる。なお、金属光沢反射シートに代えて反射率の高い金属膜を直接形成して正反射面としてもよいのは勿論である。
【００２１】
そして、下フレーム１１の底面（拡散反射面）１１ａの反射率と下フレーム１１の側面（正反射面）１１ｄ、１１ｅの反射率との差が、５％以内に設定されているのが好ましい。反射率の差があまりに大きすぎると発光面の輝度分布の均一化を図ることができないからである。詳細には、本実施形態の直下型バックライト１０は、下フレーム１１の側面１１ｄ、１１ｅを拡散反射面より輝度が高い正反射面にすることで発光面の輝度分布の均一性を向上させるものであるが、正反射面にした側面１１ｄ、１１ｅの反射率が大きすぎると、側面１１ｄ、１１ｅ側近傍における発光面が中央領域における発光面よりも明るくなりすぎて、かえって輝度分布の均一化を図ることができなくなる傾向があるからである。
【００２２】
また、図３を参照して、下フレーム１１の側面１１ｄ（１１ｅ）は、前記下フレーム１１の底面１１ａを下フレーム１１外側に向かって真っ直ぐに延長させた面Ｋとの間でなす傾斜角度θが６０°以上７５°以下の範囲内となるように傾斜させて形成されている。さらに、下フレーム１１の側面１１ｄ（１１ｅ）から光源１３の発光部１３ａ１までの距離Ｄが、光源１３の発光部１３ａ１間の距離Ｌの１／４以上１／２以下の範囲内となるように形成されている。このように形成することにより、側面１１ｄ（１１ｅ）に映ったランプイメージを改善することができるとともに、より効果的に発光面の輝度分布の均一化を図ることができる。
【００２３】
図２に戻って、下フレーム１１の側面１１ｂは、光源１３からの光を行き渡らせにくい傾向があるため、拡散反射面に形成されている。一方、下フレーム１１の側面１１ｃは、その近傍にＵ字状の冷陰極管１３ａの短い発光部１３ａ２が存在しているため、正反射面に形成されている。このように側面１１ｃを正反射面に形成することで、発光面の輝度分布の均一化を向上させることができる。
なお、本実施形態では下フレーム１１の内部空間にホルダ１３ｂや発光部１３ａ２を露出したタイプを記載しているが、露出させないタイプであってもよい。この場合には、側面１１ｂ、１１ｃは、側面１１ｄ、１１ｅと同程度の光が供給されるため、正反射面に形成される。ここで、側面１１ｂ、１１ｃについては、光源１３からの光の供給量に応じて拡散反射面か正反射面かが選択される。その選択は、側面近傍の輝度と中央領域の輝度との差を基準とする。すなわち、側面近傍の輝度が中央領域の輝度の８０％以下である場合には、当該側面を拡散反射面に形成し、逆に側面近傍の輝度が中央領域の輝度の８０％より大きい場合は、当該側面を正反射面に形成する。但し、側面近傍の輝度が中央領域の輝度に比べてかなり大きすぎる場合は、当該側面を拡散反射面に形成するのがよい。
【００２４】
上記のように構成された本実施形態に係る直下型バックライト１０は、下フレーム１１の底面１１ａを白色系拡散反射シートの敷設などによって拡散反射面に形成するとともに、下フレーム１１の側面１１ｄ、１１ｅを金属光沢正反射シートの敷設などによって正反射面に形成しているので、ランプイメージを解消しつつ、下フレーム１１の側面１１ｄ、１１ｅ側近傍の発光面における輝度の低下を抑制して輝度分布の均一化を図ることができる。このため、正反射面だけのものや拡散反射面だけのものに比べて、高い発光品位の直下型バックライトになる。また、下フレーム１１の内壁面を異なる反射面に形成すればよいので、簡便に発光品位を向上させることができる。さらに、光源１３の数を増やすことなく、発光面の輝度分布の均一化を図ることができることから、安価化の要請に応えうることができる。また、下フレーム１１の側面１１ｄ、１１ｅ側近傍の発光面における輝度の低下を抑制できるので、図１に示すように、上フレーム１４の窓部１４ａの開口領域を底面１１ａの面積よりも大きくすることができる。すなわち、従来の上フレーム１４の窓部１４ａの開口領域は、下フレーム１１の底面１１ａの面積と略同じで下フレーム１１の各側面が見えるか見えないかという程度が多かったが、拡散反射面と正反射面とを組み合わせることにより、側面側近傍の発光面における輝度を向上させることができることから、当該開口領域を大きくすることができる。言い換えれば、上フレーム１４の狭額縁化を実現することができる。よって、本実施形態の直下型バックライト１０は、大型の面発光装置として好適なものとなる。
【００２５】
以下、本発明者が行った検証試験について説明する。まず、図４および図５に示すように、底面３１ａとその底面３１ａから開口側に向かって広がるように傾斜して延設された側面３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅとを有する下フレーム３１と、下フレーム３１の開口側に配置される厚み２ｍｍのアクリル樹脂製の拡散板３２（図５参照）と、この拡散板３２の背後（直下）に配置された直径３ｍｍのＵ字状の冷陰極管３３を２個とを備えた測定ユニット３０を準備した。この測定ユニット３０では、底面３１ａと側面３１ｂ、３１ｃ、３１ｅは東レ社製のＥ６０Ｖを敷設することで反射率９２％の拡散反射面とし、側面３１ｄは麗光製の１５０Ｗ０５（ポリエチレンテレフタレートフィルム上に銀蒸着膜が形成された総厚１５５μｍ程度の反射シート）を敷設することで反射率９３％の正反射面（銀反射面）とした。また、底面３１ａと拡散板３２との間の距離Ｄ２を１６．３ｍｍとし、底面３１ａとＵ字ランプ３３との距離Ｄ３を４．０ｍｍとした。そして、この測定ユニット３０を用い、側面３１ｄの傾斜角度θを４５°、６０°、７５°に変化させるとともに、距離Ｄ１を０、冷陰極管３３の発光部間距離Ｌの１／４、発光部間距離Ｌの１／２、発光部間距離Ｌに変化させ、発光面となる拡散板３２上の輝度を測定した。その結果を図６〜図８に示す。
【００２６】
図６〜図８は、それぞれ、測定ユニット３０の発光面である拡散板３２の上方から見た図に、拡散板３２上のＡ１点からＡ２点までに沿って測定した輝度の変化（Ａ線で示す）と拡散板３２上のＢ１点からＢ２点までに沿って測定した輝度の変化（Ｂ線で示す）を重ね合わせた図である。そして、各図において、Ａ線の輝度は図の右側へいくほど高輝度であることを示し、Ｂ線の輝度は図の上側へいくほど高輝度であることを示す。
【００２７】
ここで、図６（ａ）〜（ｄ）は全て側面３１ｄの傾斜角度θを４５°にした場合の結果であり、（ａ）は距離Ｄ１を０、（ｂ）は距離Ｄ１をＬ／４、（ｃ）は距離Ｄ１をＬ／２、（ｄ）は距離Ｄ１をＬにした結果である。
また、図７（ａ）〜（ｄ）は全て側面３１ｄの傾斜角度θを６０°にした場合の結果であり、（ａ）は距離Ｄ１を０、（ｂ）は距離Ｄ１をＬ／４、（ｃ）は距離Ｄ１をＬ／２、（ｄ）は距離Ｄ１をＬにした結果である。
また、図８（ａ）〜（ｄ）は全て側面３１ｄの傾斜角度θを７５°にした場合の結果であり、（ａ）は距離Ｄ１を０、（ｂ）は距離Ｄ１をＬ／４、（ｃ）は距離Ｄ１をＬ／２、（ｄ）は距離Ｄ１をＬにした結果である。
【００２８】
図６〜図８において、拡散板３２上のＢ１点からＢ２点までに沿って測定した輝度変化（Ｂ線）は、中央領域では高輝度かつ均一であるが、側面３１ｂ、３１ｃ側近傍の領域では輝度の低下が見られることが確認された。
一方、拡散板３２上のＡ１点からＡ２点までに沿って測定した輝度変化（Ａ線）より、以下のことが確認された。
すなわち、図６（ａ）〜（ｄ）によると、正反射面である側面３１ｄ側近傍の領域において、破線で囲まれた部分から明らかなように、輝度低下の改善効果は多少あるものの、隅黒現象を抑制する効果が小さいことが確認された。
【００２９】
また、図７（ａ）によると、正反射面である側面３１ｄ側近傍の領域において、破線で囲まれた部分から明らかなように、輝度が高くなりすぎている部分が存在していることが確認された。また、図７（ｄ）によると、正反射面である側面３１ｄ側近傍の領域において、破線で囲まれた部分から明らかなように、輝度低下の改善効果は多少あるものの、隅黒現象を抑制する効果が小さいことが確認された。これに対して、図７（ｂ）、（ｃ）によると、正反射面である側面３１ｄ側近傍の領域において、側面３１ｄにほとんど近接する部分まで輝度の大きな低下が見られず、発光面における輝度分布の充分な均一化効果が見られることが確認された。
【００３０】
さらに、図８（ａ）によると、正反射面である側面３１ｄ側近傍の領域において、破線で囲まれた部分から明らかなように、輝度が高くなりすぎている部分が存在していることが確認された。また、図８（ｄ）によると、正反射面である側面３１ｄ側近傍の領域において、破線で囲まれた部分から明らかなように、輝度低下の改善効果は多少あるものの、隅黒現象を抑制する効果が小さいことが確認された。これに対して、図８（ｂ）、図８（ｃ）によると、正反射面である側面３１ｄ側近傍の領域において、側面３１ｄにほとんど近接する部分まで輝度の大きな低下が見られず、発光面における輝度分布の充分な均一化効果が見られることが確認された。
【００３１】
以上より、下フレームの側面のうち光源の長い発光部に平行な面を正反射面にした場合、その面の傾斜角度θを６０°以上７５°以下にするとともに、その面と線状光源との距離Ｄ１を発光部間距離Ｌの１／４以上１／２以下に設定すると、隅まで明るくできて、発光面の輝度分布の均一化をより効果的に向上できることが実証された。なかでも、傾斜角度θを７５°で距離Ｄ１をＬ／４に設定すると（図８（ｂ）参照）、発光面の輝度分布の均一化がより一層効果的に向上でき、高い発光品位を実現できることが実証された。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光源としてＵ字状の冷陰極管に限らず、棒状の冷陰極管を用いてもよいし、その数も直下型バックライトのサイズに応じて適宜に変えてもよい。また、拡散部材としての拡散板１２は、必ずしも下フレーム１１と上フレーム１４との間に挟持されている必要はなく、上フレーム１４の上側に配置されてあってもよい。また、下フレーム１１の底面１１ａは平坦である必要はなく、波形の形状であってもよい。
そして、本発明の面発光装置は、液晶表示装置の背面側に用いられる直下型バックライトに限らず、Ｘ線写真を見るためのシャウカステン、背光を要する看板、写真ネガを見るためのもの等として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る直下型バックライトを示す分解断面図である。
【図２】上フレームと拡散板と外した直下型バックライトを示す上面図である。
【図３】下フレームの側面を説明するための拡大断面図である。
【図４】上フレームと拡散板とを外した測定ユニットを示す上面図である。
【図５】測定ユニットを示す部分的な断面図である。
【図６】測定ユニットの拡散板（発光面）と輝度の測定結果とを示す説明図である。
【図７】測定ユニットの拡散板（発光面）と輝度の測定結果とを示す説明図である。
【図８】測定ユニットの拡散板（発光面）と輝度の測定結果とを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０    直下型バックライト
１１    下フレーム
１１ａ  底面
１１ｂ、１１ｃ  側面
１１ｄ、１１ｅ  側面
１２    拡散板
１３    光源
１４    上フレーム
【図１】
2005285589.tif 000003
【図２】
2005285589.tif 000004
【図３】
2005285589.tif 000005
【図４】
2005285589.tif 000006
【図５】
2005285589.tif 000007
【図６】
2005285589.tif 000008
【図７】
2005285589.tif 000009
【図８】
2005285589.tif 000010