专利名称：直下型用发光面构件及直下型面发光装置的制作方法
技术领域：
本发明关于液晶显示装置的背光灯、X光照片观察箱(showcasten)等，在背后(正下方)配置光源并使用的直下型用发光面构件及利用它的直下型面发光装置。
背景技术：
在习知技术中，作为面发光装置，已知有以在发光面构件的背后(正下方)配置光源的构成为基本的直下型、以在导光板的侧方(端面)配置光源的构成为基本的侧灯型。
侧灯型面发光装置通过采用上述构成，具有薄型化容易的优点，但因为在其构成上，难以配置多个光源，而且容易使光的利用效率下降，所以与直下型相比，具有难以得到高亮度的缺点。因此，常常是利用1片或多片使透过导光板射出的光沿与发光面垂直的方向被集光的棱镜片等透镜片，提高光的利用效率并提高亮度。
另一方面，直下型面发光装置通过采用上述构成，光的利用效率高，而且可配置多个光源，所以与侧灯型相比，具有容易得到高亮度的优点。而且，直下型面发光装置由于其内部空间为中空构造，所以具有即使大型化重量也轻的优点。因此，可适合作为超过15英寸的大型面发光装置使用。
然而，在直下型面发光装置中，因为在发光面构件的背后(正下方)配置光源，并使该光源发出的光透过发光面构件而从其表面(发光面)射出，所以具有容易产生妨碍发光面的亮度分布均匀化的要因之一即灯影(光源的形状形成扩散板上的光的强弱而呈现)这一特有的问题。为了处理该问题，作为发光面构件，一种在例如透明的丙烯和聚碳酸酯等树脂母材中混入扩散剂并使其分散而形成的，全体为均匀的乳白色的扩散板在市场上销售，并被广泛使用。该扩散板通过利用分散于树脂母材中的扩散剂控制光透过率和光扩散性，并在扩散板内部控制透过光，而谋求发光面的亮度分布的均匀化。
但是，配备有上述扩散板的直下型面发光装置，难以应对最近更高的亮度化要求。之所以这样，是因为在树脂母材中使扩散剂分散的扩散板，因其内部存在扩散剂，而使光被吸收得较多，或向发光面的光减少，无论如何在扩散板处总会产生光的损失。为了减少该光的损失，也考虑使扩散板中的扩散剂的含有量减少。但如减少扩散剂，则容易产生灯影，谋求发光面的亮度分布的均匀化变得困难。
因此，进行了能够确保发光面的亮度分布的均匀性，并能够实现高亮度化的技术的开发，提出了一种在例如整体为均匀的乳白色扩散板的一面上形成棱柱沟的技术(参照例如专利文献1)。
日本专利早期公开的特开平2001-202814号公报(第3页)但是，在上述专利文献1的技术中，由于扩散板自身具有光扩散机能，所以具有即使形成棱柱沟，其效果也小的缺点。因此，为了充分提高发光面的亮度，需要还在扩散板上载置例如多片另外的透镜片等光学片。然而，在这种情况下，又产生因为构件个数增加而使制造工程变得复杂并导致成本增高，或在光学片与扩散板之间或各光学片之间混入异物等新的问题。因此，期待开发一种与在树脂母材中混入扩散剂并使其分散的扩散板不同的新发光面构件。
发明内容
本发明的目的是提供一种鉴于这些情况而形成的，能够抑制灯影的产生并提高发光面的亮度的直下型用发光面构件及利用该构件的直下型面发光装置。
本发明的直下型用面发光构件具有平面体部、在该平面体部的一面侧所形成的受光面部、在前述平面体部的另一面侧所形成的发光面部，为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，并利用前述发光面部发出透过了前述平面体部的光的直下型用发光面构件；其特征在于前述平面体部利用无色透明的材料形成，且前述发光面部形成有多个凸条，前述凸条具有倾斜面及曲面中的至少一种的非水平面。
如利用上述构成，通过形成有多个具有倾斜面及曲面中的至少一种的非水平面的凸条的发光面部，可使透过了无色透明的平面体部的光产生折射，所以能够将因受光面部的正下方所配置的光源造成的影像(image)分解为多个。而且，与习知那样的使扩散剂分散的乳白色的扩散板不同，具有无色透明的平面体部，所以光透过率高，可使受光面部所接收的光不产生大的损失地从发光面部发光。
而且，在上述直下型发光面构件中，前述发光面部中的多个凸条并列形成为佳。在这种情况下，可谋求发光面部的亮度分布的均匀化。
另外，在上述直下型用发光面构件中，前述受光面部形成于光扩散部上为佳。在这种情况下，可使接收的光扩散(散乱)，且可将该扩散的光由发光面部分解为多个，所以能够更加容易地抑制灯影，并可谋求发光面部的亮度分布的均匀化。而且，由于只将受光面部形成在光扩散部上，所以也不会出现象习知的扩散板那样，对发光面部的灯影产生进行抑制的效果小的问题。
本发明的直下型面发光装置的特征在于包括上述直下型用发光面构件、在前述直下型用发光面构件的背后所配置的光源。
如利用上述构成，由于配备有能够抑制灯影的产生，并提高发光面部的亮度的直下型用发光面构件，所以形成一种发光品位良好的直下型面发光装置。
而且，在上述直下型面发光装置中，使前述光源为线形光源，且该线形光源的长边方向和前述直下型用发光面构件的发光面部的凸条的棱线方向大致相同为佳。在这种情况下，特别是对灯影的产生可更加有效地进行抑制。
而且，在上述直下型面发光装置中，于前述直下型用发光面构件的发光面部侧，还设置在一面上并列形成有多个凸条的透镜片，且前述透镜片以其凸条的棱线方向与前述直下型用发光面构件的发光面部的凸条的棱线方向间所形成的角度θ按照大于等于45°、小于等于90°的方式进行配置为佳。在这种情况下，可更加有效地抑制灯影的产生，且提高发光面部的亮度，所以形成发光品位更加良好的直下型面发光装置。
如利用本发明，由于配备有利用无色透明的材料所形成的平面体部、形成有多个特定的凸条的发光面部，所以可提供一种能够抑制灯影的产生，且提高发光面部的亮度的直下型用发光面构件。而且，由于利用该直下型用发光面构件，可提供一种发光品位良好的直下型面发光装置。
图1所示为关于本发明的一实施形态的直下型背光灯的断面图。
图2所示为拆除了上下框和透镜片的直下型背光灯的斜视图。
图3所示为发光面部的凸条的另一例子的断面图。
图4所示为发光面部的凸条的又一例子的断面图。
图5为图1的虚线A的扩大图。
图6为拆除上下框的直下型背光灯的斜视图。
符号的说明10直下型背光灯(直下型面发光装置)12下框13光源13a线形光源20直下型用发光面构件21平面体部22受光面部23发光面部25凸条25a、25b凸条的倾斜面(非水平面)25c凸条的棱线
27透明基层28扩散剂30棱镜片35凸条35a、35b倾斜面35c棱线41a、41b、41c、41d倾斜面P1、P2凸条的间距L线形光源的间距具体实施方式
下面，参照附图对本发明的较佳实施形态进行说明。图1为关于本发明的直下型面发光装置的一实施形态的直下型背光灯的构造的概略断面图。关于本实施形态的直下型背光灯10的构成包括被配置在例如液晶显示装置的背面侧使用，且一面开口的下框12、以堵塞前述开口的形态进行配置的直下型用发光面构件(以下只称为[发光面构件])20、被配置在前述发光面构件20的背后(正下方)的光源13、被配置在前述发光面构件20的上方的棱镜片30、被配置在前述发光面构件20的上方且覆盖下框12的上框(未图示)。而且，利用下框12和未图示的上框构成直下型背光灯的框体。
下框12由各种金属材料或树脂材料形成，具有矩形的底面、从底面向开口侧以该开口扩大的形态进行倾斜延长设置的侧面(上下侧面、左右侧面)，且形成一面(图1的上面)具有较大开口的形状。各侧面和底面铺设白色系扩散反射片或金属光泽反射片等反射片，或施加白色涂层等，以形成扩散反射面或正反射面，而能够有效利用光源13发出的光。但是，因为在正反射面的情况下容易产生灯影，所以形成扩散反射面为佳。
另一方面，上框利用例如与下框12同种类的形成材料形成，具有向外部射出光的窗部的上面、从该上面向开口侧延伸设置的侧面(上下侧面、左右侧面)，并形成可利用该开口覆盖前述下框12的形状。
参照图2，光源13利用聚碳酸酯等白色树脂制的灯支持座(未图示)，支持多根(例如12根)例如直径数mm左右的细长冷阴极管型的萤光灯等线形光源13a而构成，并被收纳在下框12内。各线形光源13a在发光面构件20的背后(正下方)以一定的间距(各线形光源13a间的距离)并列配置。这里，间距L依据直下型背光灯10的大小等而酌情确定，但在例如15英寸的情况下，被设定为大于等于15mm、小于等于35mm。另外，在光源13连接有未图示的倒相器等众所周知的电气部件，以进行点灯·熄灯。
发光面构件20具有平面体部21、在该平面体部21的一面侧(光源13侧)一体形成的受光面部22、在前述平面体部21的另一面侧一体形成的发光面部23。而且，发光面构件20的厚度为了确保配置于下框12的开口上时不会挠曲这种程度的刚性，设定为大于等于1.5mm为佳，更佳为大于等于2.0mm。但是，如果过厚则有可能导致重量上升和成本增高，所以设定为小于等于3.0mm为佳。
而且，平面体部21利用透明树脂(丙烯树脂等)或玻璃等各种无色透明材料而形成无色透明的平板形。该平面体部21不含用于使透过光扩散(散乱)的扩散剂，与习知的扩散板不同，光透过率非常高。具体地说，平面体部21自身的光透过率为大于等于80％，较佳为大于等于95％。
而且，发光面部23使多根具有对平面体部21以一定角度(例如60°)进行倾斜的倾斜面(非水平面)25a、25b的断面三角形状的凸条25，与利用其倾斜面25a和倾斜面25b所形成的棱线25c平行而并列形成，构成透镜面(棱镜面)。各凸条25的高度被设定为小于等于30μm，且发光面部23的厚度与平面体部21的厚度相比相当小。另外，在本说明书的各附图中，为了强调凸条25而进行放大表示。
发光面部23的凸条25的间距(各凸条25的棱线25c间的距离)P1，被设定为小于等于500μm为佳，更佳为小于等于100μm。之所以这样，是因为虽然线形光源13a的影像通过利用倾斜面25a、25b使光进行折射并向不同的方向射出而被分解，但如间距P1过大，则有可能无法使线形光源13a的影像较多地进行分解，或使较多的光向发光面部23a的法线方向(正面方向)以外的方向射出。而且，还因为如间距P1太大，则有可能使凸条的纹路变得显眼，发光品位变差。
发光面部23的各凸条25，以使其棱线25c的方向和线形光线13a的长边方向大致相同的形态而形成。藉此，线形光源13a的图像可在发光面部23上的任一地点被同样地分解，所以有助于发光面部23的亮度分布的均匀化。
上述那样的发光面部23利用例如注射成型等而与平面体部21一体形成，或通过使UV硬化树脂等所制作的凹凸层(棱镜层)贴合在平面体部21上，或将众所周知的透镜片(棱镜片)利用透明的粘着剂贴合在平面体部21上而形成。
另外，发光面部23的凸条25并不限于上述那样的断面三角形状，也可为具有倾斜面41a、41b、41c、41d的断面五角形状(参照图3)等的断面多角形状的凸条，或具有被设定为一定曲率半径的曲面42的断面半圆形状(双凸透镜状，参照图4)的凸条。如为断面五角形状或断面半圆形状，由于线形光源13a的影像被更多地分解，所以能够更进一步地抑制灯影的产生，并有助于发光面的亮度的均匀化。即，在本发明中，发光面部23通过形成有多个具有倾斜面及曲面中的至少一种的非水平面(对平面体部21不平行的面)的凸条25而构成。
而且，受光面部22如图5所示，形成在含有耐光性优良的二苯甲酮系或苯甲酸酯系等紫外线吸收剂的透明基层27中使珠等扩散剂28分散的薄扩散珠层(光扩散部)，而能够利用扩散剂28使受光面部22所接收的光扩散(散乱)。扩散剂28以使发光面构件20整体的雾度(haze)值(浊度值，cloud value)为大于等于70％，更佳为大于等于85％的形态而在透明基层27中进行分散。因为如雾度值小，则扩散剂28的含有量过少，有可能在受光面部22无法得到充分地扩散效果。而且，为了得到光扩散效果，受光面部22的厚度被设定为大于等于1.0μm为佳。但是，如果太过于厚，则与习知的扩散板同样，有可能无法充分得到对发光面部23的凸条25所造成的灯影的产生进行抑制的效果，所以被设定为小于等于5.0μm为佳。
参照图6，透镜片(棱镜片)30使多根具有倾斜面35a、35b的断面三角形状的凸条35，以一定的间距P2(例如100μm左右)并列形成而构成，并配置在前述发光面构件20的发光面部23上。具体地说，以使发光面构件20的发光面部23的凸条25的棱线25c方向，与透镜片30的凸条35的棱线35c方向间所形成的角度θ，处于按照大于等于45°、小于等于90°的范围内的形态进行载置。这里，之所以使角度θ处于上述范围内，是由于以下的原因。即，角度θ越大，亮度越高，在90°时达到最大。然而，上述发光面构件20存在虽然正面方向(发光面构件20的法线方向)的灯影良好，但当从倾斜方向眺望发光面构件20时，灯影变差的问题。这是因为，由于发光面构件20的发光面部21的凸条25的棱线25c方向，为与线形光源13a的长边方向相同的方向，所以在从倾斜方向眺望的情况下，可看作线形光源13a的影像未分解。藉此，当使透镜30的凸条35的棱线35c方向，对线形光源13a的长边方向及发光面部23的凸条25的棱线25c方向，以一定的角度进行倾斜时，可限制视野角，结果能够更加改善线形光源13a的灯影。而且，这种灯影的改善效果在角度θ为45°时达到最大。由此，透镜面30考虑亮度提高效果和灯影改善效果，使角度θ按照大于等于45°、小于等于90°范围内的适当角度而进行配置为佳。另外，如使角度θ＝0°而配置透镜片30，则产生莫尔条纹(干涉条纹)，所以以该角度θ进行配置不佳。
这里，在下述的表1中，表示线形光源13a、发光面构件20、透镜片30的相对位置关系，与此时的发光状态。
在关于采用上述构成的本实施形态的直下型背光灯10中，使用形成有发光面部23的发光面构件20，其中该发光面部23在无色透明的平面体部21的一面上具有特定的凸条25。因此，当在背后(正下方)配置的光源13的光从发光面构件20的发光面部23射出时，起因于光源13的影像被分解为多个。藉此，能够有效地抑制灯影的产生。具体地说，虽然在习知技术的侧灯型面发光装置等中，使用透镜片作为亮度提高片，但该透镜片是为了将光向正面方向集中并提高正面方向的亮度而使用的，并不用于使起因于光源13的影像分解为多个。即，习知技术是通过假定利用扩散片等被均匀化的光作为入射透镜片的光，并将该入射光利用透镜片向正面方向进行集光，而起到提高亮度的作用，并没有起到将起因于光源13的影像分解为多个的作用。对此，在本实施形态中，来自光源13的光虽然由受光面部22的光扩散部被扩散，但在透过了该受光面部22的光中，残留有起因于光源13的影像。而且，受光面部22与平面体部21形成一体，且在该平面体部21上一体形成有发光面部23。因此，在由受光面部22所接收的光透过平面体部22入射发光面部23时，也残留有起因于光源13的影像，通过将该影像由发光面部23的特定凸条进行分解，可有效地抑制灯影的产生。即，本实施形态的发光面部23具有习知的透镜片不能发挥机能的，将起因于光源13的影像分解为多个的机能，并通过使该发挥该机能，能够有效地抑制直下型面发光装置所特有的问题即灯影的产生。
而且，关于本实施形态的发光面构件20由于其平面体部21利用无色透明的材料形成，所以与使扩散剂扩散的扩散板相比，能够提高亮度。另外，由于受光面部22形成一种含有紫外线吸收剂的扩散珠层(光扩散部)，所以耐光性优良，且也可利用光扩散效果谋求发光面部23的亮度分布的均匀化。而且，由于将利用受光面部22被扩散的光由发光面部23分解为多个，所以能够更加抑制灯影。而且，由于在从受光面部22到发光面部23之间存在厚度大的平面体部21，所以利用受光面部22的扩散珠层(光扩散部)可充分地进行扩散，从而可利用发光面部23对起因于光源13的影像进行分解，并更加抑制灯影。而且，在习知的扩散板中，由于是在扩散板整体中分散用于吸收光的扩散剂，所以光的损失相当大，但在关于本实施形态的发光面构件20中，由于只使扩散剂在薄扩散珠层(光扩散部)中分散，所以可使光的损失变小并谋求高亮度化。藉此，关于利用这种发光面构件20的本实施形态的直下型背光灯10，形成发光品位良好的直下型背光灯。
而且，在关于本实施形态的直下型背光灯10中，即使不使用较多的各种光学片也较为明亮，所以具有可降低材料费用，而且可减少用于除去光学片间的异物的功夫，并抑制因混入异物而造成的不良现象的优点。另外，特别是在大型的直下型背光灯中，还具有虽然存在容易产生光学片的挠曲和扭曲的问题，但该问题也减少的优点。另外，在关于本实施形态的直下型背光灯10中，当在平面体部21中使用无色透明的玻璃时，因光源发出的热所造成的热膨胀和翘曲少，所以还具有可使光源13和发光面构件20的距离接近，能够谋求薄型化的优点。而且，在关于本实施形态的直下型背光灯10中，当受光面部22形成光扩散部，且下框12的底面和侧面形成扩散反射面时，具有可使各个扩散作用相互作用，更加有效地抑制灯影的优点。
在这里，对本发明者进行的验证测试加以说明。在该验证测试中，通过准备在丙烯树脂制的无色透明板状体(厚度2mm)的一面上形成双凸透镜(断面为半圆形状的凸条，高＝100μm，间距P1＝250μm)，且在另一面上形成厚20μm的扩散珠层(雾度值82％)而构成的发光面构件(实施样品)，和使扩散剂分散的丙烯树脂制的乳白色扩散板(光透过率53％，厚2mm)所构成的发光面构件(比较样品)，作为20英寸的直下型背光灯用的发光面构件，并将它们分别设置在直下型背光灯下框的开口部分上之后，再在各发光面部侧载置棱镜片(间距P2＝50μm)，而对是否产生灯影和亮度进行了调查。由结果可知，实施样品的发光面构件与比较样品同样，不能发现灯影，而且亮度为比较样品的亮度的118％。藉此可确认，实施样品的发光面构件能够抑制灯影的产生，且可实现高亮度化。
另外，本发明并不限定于上述实施形态。例如，在对发光面部23的亮度分布的均匀化要求并不强烈的情况下，受光面部22也可不为光扩散部，而为平面体部21的表面(形成受光面)。而且，受光面部22的光扩散部也可将雾度值大于等于70％的扩散片，利用含有扩散剂的粘着剂或不含有扩散剂的粘着剂进行贴合而形成。而且，在不要求非常高的亮度和亮度分布的均匀化的情况下，也可不使用透镜片30。
另外，发光面构件20也未必一定要挟持于下框12和上框之间，也可配置在上框的上侧。而且，下框12的底面也未必是平坦的，也可为波形的形状。
而且，本发明的直下型面发光装置并不限于液晶显示装置的背面侧所使用的直下型背光灯，也可作为用于看X光照片的观察箱、需要背光的广告牌、用于看照相底片的装置等使用。
权利要求
1.一种直下型用发光面构件，具有平面体部、在该平面体部的一面侧所形成的受光面部、在前述平面体部的另一面侧所形成的发光面部，为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，并利用前述发光面部发出透过了前述平面体部的光，其特征在于前述平面体部利用无色透明的材料形成，且前述发光面部形成有多个凸条，前述凸条具有倾斜面及曲面中的至少一种的非水平面。
2.如权利要求1所述的直下型用发光面构件，其特征在于前述发光面部上的多个凸条并列形成。
3.如权利要求1或2所述的直下型用发光面构件，其特征在于前述受光面部形成于光扩散部上。
4.一种直下型面发光装置，其特征在于具有权利要求1～3中的任一项所述的直下型用发光面构件、及在前述直下型用发光面构件的背后所配置的光源。
5.如权利要求4所述的直下型面发光装置，其特征在于前述光源为线形光源，且该线形光源的长边方向和前述直下型用发光面构件的发光面部的凸条的棱线方向大致相同。
6.如权利要求5所述的直下型面发光装置，其特征在于在前述直下型用发光面构件的发光面部侧，还设置在一面上并列形成有多个凸条的透镜片，且前述透镜片以其凸条的棱线方向与前述直下型用发光面构件的发光面部的凸条的棱线方向间所形成的角度θ按照大于等于45°、小于等于90°的方式进行配置。
全文摘要
本发明提供一种能够抑制灯影的产生且提高发光面的亮度的直下型用发光面构件。本发明的直下型用发光面构件20包括平面体部21、受光面部22、发光面部23。而且，利用无色透明的材料形成平面体部21。而且，在发光面部23上形成多个具有倾斜面(非水平面)25a、25b的凸条。
文档编号G02F1/13357GK1696800SQ20041010313
公开日2005年11月16日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年5月10日
发明者羽生笃史 申请人:住友橡胶工业株式会社