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発明の名称 発光装置及びこれを用いた液晶表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−95559(P2007−95559A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−285009(P2005−285009)
出願日 平成17年9月29日(2005.9.29)
代理人 【識別番号】100090446
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 司朗
発明者 重田 照明 / 清水 伸浩
要約 課題
輝度傾斜がなく、輝度が均一な発光装置を提供する。

解決手段
複数の発光光源100を備え、発光光源100は、気密性のある発光管10と、発光管10の内部に封入された希ガスを主体とする放電媒体と、前記放電媒体を励起するための第1電極11と第2電極12とを含み、第1電極11は、発光管10の一端部に配置され、第2電極12は、発光管10の他端部に配置され、発光光源100は、第1電極11と第2電極12との間に、高輝度領域と低輝度領域とを含む輝度傾斜を有し、複数の発光光源100は、相互に隣接して配置され、且つ、隣接する一方の発光光源100の高輝度領域と、他方の発光光源100の低輝度領域とが相対するように交互に配置されている発光装置150とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
複数の発光光源を備えた発光装置であって、
前記発光光源は、
気密性のある発光管と、
前記発光管の内部に封入された希ガスを主体とする放電媒体と、
前記放電媒体により励起発光される発光層と、
前記放電媒体を励起するための第1電極と第2電極とを含み、
前記第1電極は、前記発光管の一端部に配置され、
前記第2電極は、前記発光管の他端部に配置され、
前記発光光源は、前記第1電極と前記第2電極との間に、高輝度領域と低輝度領域とを含む輝度傾斜を有し、
前記複数の発光光源は、相互に隣接して配置され、且つ、隣接する一方の発光光源の高輝度領域と、他方の発光光源の低輝度領域とが相対するように交互に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項2】
前記発光管は、長尺状の細管から形成され、
前記第1電極は、前記発光管の一端部の内部に配置され、
前記第2電極は、前記発光管の他端部の外部に配置され、
隣接する一方の発光光源の第1電極と、他方の発光光源の第2電極とが相対するように交互に配置されている請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記第2電極と前記発光管とは、空隙を介して所定距離以上を隔てて配置されている請求項2に記載の発光装置。
【請求項4】
前記空隙は、前記発光管の最端部で狭く、前記第1電極側に向かうに従い広く配置されている請求項3に記載の発光装置。
【請求項5】
前記発光管の長さL1と、前記第2電極の長さL2とは、0<L2/L1≦0.2の関係を満たす請求項1〜4のいずれかに記載の発光装置。
【請求項6】
前記発光管の長さL1と、前記第2電極の長さL2とは、0.01<L2/L1≦0.1の関係を満たす請求項1〜4のいずれかに記載の発光装置。
【請求項7】
前記放電媒体は、少なくとも水銀を含む請求項1〜6のいずれかに記載の発光装置。
【請求項8】
前記第2電極の、前記発光管と対峙している側の表面には、可視光に対する拡散反射処理が施されている請求項1〜7のいずれかに記載の発光装置。
【請求項9】
前記第2電極の、前記発光管と対峙している側の裏面には、可視光に対する拡散反射処理が施されている請求項1〜8のいずれかに記載の発光装置。
【請求項10】
前記第2電極は、前記発光管を保持可能である請求項1〜9のいずれかに記載の発光装置。
【請求項11】
前記第1電極と前記第2電極との間に電圧を印加可能な点灯回路をさらに含む請求項1〜10のいずれかに記載の発光装置。
【請求項12】
請求項1〜11のいずれかに記載の発光装置と、
前記発光装置から発せられる光を液晶パネル側に反射させる反射部材と、
前記発光装置及び前記反射部材からの光を集光させる集光部材と、
前記集光部材からの光を透過させる液晶パネルと、
前記発光装置、前記反射部材、前記集光部材及び前記液晶パネルを保持・固定する筐体とを備え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、気密性を有する発光管と、発光管内部に封入された希ガスを主体とする放電媒体と、放電媒体を励起するための少なくとも第1電極と第2電極とを備えた発光装置及びこれを用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の蛍光ランプ及びこれを用いた液晶表示装置としては、発光管(以下、背景技術の説明ではランプチューブ本体と呼ぶ)の一端部の内部に内部電極を、また他端部の外側表面に外部電極を形成し、この内部電極と外部電極との間に配置した点灯回路から、上記内部電極と外部電極との間に交流の電圧を印加することにより、ランプチューブの内部に封入された放電ガスと、同じくランプチューブの内部に形成された蛍光物質層とを励起して光を発生させるものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図23は、特許文献1に記載された従来の蛍光ランプ及びこれを用いた液晶表示装置を示す断面図である。図23において、冷陰極線管方式ランプ700は、両端が塞がった円筒形状をしたランプチューブ本体701、ランプチューブ本体701の内部に密封された放電ガス702、ランプチューブ本体701の内壁に形成された蛍光物質層703、ランプチューブ本体701の端部の外側表面に形成された第1電極704、及び第1電極704とは相対するランプチューブ本体701の端部の内部に形成された第2電極705より構成されている。
【0004】
第1電極704と第2電極705には、電力供給装置706から低電圧直流の供給を受けて高電圧交流にコンバーティングする電力印加装置707が連結されている。この電力印加装置707はインバータと変圧器(共に図示せず)により構成される。
【0005】
ここで、電力印加装置707の出力端708から数kVで出力された交流電力が冷陰極線管方式ランプ700に供給される。この時、電力印加装置707の出力端708から出力された後、交流電力は第1電極704に供給される。このような動作により、冷陰極線管方式ランプ700が駆動して、蛍光物質層703が放電ガス702により励起されて、冷陰極線管方式ランプ700が発光する。
【0006】
一方、上記従来の冷陰極線管方式ランプ700を複数併置した例を、図24に示す。なお、図24では、図23と同様の部分には同一参照番号を付して重複する説明を省略する場合がある。図24において、複数の冷陰極線管方式ランプ700は一つの電力印加装置707に同時に並列連結されている。これにより、各冷陰極線管方式ランプ700間で電流特性が相違していても、各冷陰極線管方式ランプ700の輝度を均一にすることができるものである。
【0007】
輝度を均一にできる理由は、ランプチューブ本体701の外面表面に第1電極704が形成されており、この第1電極704で覆われた部分が、誘電体の役割を有し、第1電極704、ランプチューブ本体701及びランプチューブ本体701内部のプラズマは、一種のキャパシタンスの役割を有するからである。即ち、プラズマが形成された放電空間と第1電極704との間に誘電体であるランプチューブ本体701を挿入し、静電容量インピーダンスを形成すると、放電空間内のイオン及び電子濃度が指定された濃度より高くなるほど、静電容量インピーダンスにより電流の流れが逆に妨害される。このため、複数の冷陰極線管方式ランプ700が一つの電力印加装置707で並列に駆動されても、電流の流れが優れた冷陰極線管方式ランプ700は電流の流れが妨害され、電流の流れが優れない冷陰極線管方式ランプ700は電流の流れが促進され、その結果、各冷陰極線管方式ランプ700の輝度バラツキを補正して均一な発光をさせるものである。
【特許文献1】特開2003−168397号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記従来の構成では、各ランプ(従来例では冷陰極線管方式ランプ700)ごとの輝度バラツキは前述の理由により補正できるが、各ランプの管軸(ランプ長手)方向の輝度むらや輝度傾斜の補正はできない。以下にその理由を説明する。
【0009】
最近、液晶表示装置(特に液晶テレビ)がより大型化されており、例えば、対角32インチの液晶テレビの場合、約730mmの長さの冷陰極ランプが、また、45インチでは約1000mmの長さの冷陰極ランプが複数本組み込まれている。このため、従来の構成では、ランプの長尺化に対して、ランプ管軸方向の輝度傾斜がより増大し、輝度傾斜抑制の対策が必要になる。
【0010】
この輝度傾斜は、ランプの片側から高電圧を印加してランプを駆動させると、ランプ近傍の近接導体(例えば、反射板や筐体など)の影響により、高圧側の漏れ電流が大きくなり、ランプ管軸方向(長手方向)の管壁温度分布や輝度分布が傾斜を持ち、これにより、輝度傾斜を生じることになる。
【0011】
この輝度傾斜が生じる原因について、もう少し詳細に説明する。図25(a)、(b)は、発光管800の一端部の内部に配置された内部電極801と、同じく発光管800の他端部の外部に配置された外部電極802、内部電極801と外部電極802との間に電圧を印加する点灯回路803から構成された蛍光ランプ900の模式図で、上記従来例の冷陰極線管方式ランプと同様の構成である。
【0012】
なお、発光管800はガラス製の気密性容器で、その内部に希ガスや水銀などからなる放電媒体と、その放電媒体の励起により可視光に発光する発光層が形成されているが、輝度傾斜の説明を簡略化するために、図面への記載と説明は省略する。
【0013】
内部電極801から外部電極802の方向に向かう複数の電荷(図中の(-)印)は、最初、発光管800の外部電極802側の管内壁に蓄積されていく。続いて、外部電極802の方向に向かう電荷量が、外部電極802と発光管800とから決定される静電容量を超えたとき、余剰電荷は、外部電極802から離れた管壁に一様に蓄積される。その結果、電流密度が内部電極801側で高く、外部電極802側で低くなり、輝度傾斜が生じる(図25(a)参照)。
【0014】
一方、外部電極802と発光管800とから決定される静電容量が大きい時は、外部電極802の方向に向かうすべての電荷が、発光管800の外部電極802側の管内壁に蓄積される。その時、余剰電荷は発生せず、電流密度も内部電極801側と外部電極802側とで等しくなるため、輝度傾斜は生じない(図25(b)参照)。
【0015】
我々は、前述の従来例の蛍光ランプの長さを約2倍にして、ランプ管軸方向の輝度傾斜を測定した。図26にその結果を示す。図26において、ランプの長さは880mm、ランプの直径は3mm、外部電極の管軸方向の長さは10mmである。
【0016】
図26からわかるように、従来の構成におけるランプ長さ(例えば、378mm)ではあまり問題でなかった、ランプ管軸方向の輝度傾斜が、ランプがより長尺化されると、例えば880mmでは、ランプ管軸方向の輝度傾斜が約30%(内部電極側の輝度を100%とした場合、外部電極側では約70%に低下する)になり、これがそのまま蛍光ランプの輝度むらに反映され、蛍光ランプを液晶表示装置に組み込むと、画面上で輝度むらとなって発生するため、無視できない課題である。
【0017】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、複数の発光光源の配置において、輝度傾斜を互いに相殺するように配置することにより、輝度むらをなくした発光装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明の発光装置は、複数の発光光源を備えた発光装置であって、前記発光光源は、気密性のある発光管と、前記発光管の内部に封入された希ガスを主体とする放電媒体と、前記放電媒体により励起発光される発光層と、前記放電媒体を励起するための第1電極と第2電極とを含み、前記第1電極は、前記発光管の一端部に配置され、前記第2電極は、前記発光管の他端部に配置され、前記発光光源は、前記第1電極と前記第2電極との間に、高輝度領域と低輝度領域とを含む輝度傾斜を有し、前記複数の発光光源は、相互に隣接して配置され、且つ、隣接する一方の発光光源の高輝度領域と、他方の発光光源の低輝度領域とが相対するように交互に配置されていることを特徴とする。
【0019】
また、本発明の液晶表示装置は、上記本発明の発光装置と、前記発光装置から発せられる光を液晶パネル側に反射させる反射部材と、前記発光装置及び前記反射部材からの光を集光させる集光部材と、前記集光部材からの光を透過させる液晶パネルと、前記発光装置、前記反射部材、前記集光部材及び前記液晶パネルを保持・固定する筐体とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
本発明の発光装置によれば、輝度傾斜がなく、輝度が均一な発光装置を提供できる。
【0021】
また、本発明の液晶表示装置によれば、上記本発明の発光装置を備えているので、輝度分布が均一となり、輝度むらのない液晶表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
本発明の発光装置は、複数の発光光源を備え、その発光光源は、気密性のある発光管と、発光管の内部に封入された希ガスを主体とする放電媒体と、放電媒体により励起発光される発光層と、放電媒体を励起するための第1電極と第2電極とを含む。また、第1電極は、発光管の一端部に配置され、第2電極は、発光管の他端部に配置され、発光光源は、第1電極と第2電極との間に、高輝度領域と低輝度領域とを含む輝度傾斜を有している。さらに、上記複数の発光光源は、相互に隣接して配置され、且つ、隣接する一方の発光光源の高輝度領域と、他方の発光光源の低輝度領域とが相対するように交互に配置されている。隣接する一方の発光光源の高輝度領域と、他方の発光光源の低輝度領域とが相対するように交互に配置することにより、隣接する発光光源同士が輝度傾斜を補完し合って、発光装置全体として輝度の均一化を図ることができる。
【0023】
また、上記発光管を長尺状の細管から形成し、上記第1電極を上記発光管の一端部の内部に配置し、上記第2電極を上記発光管の他端部の外部に配置し、隣接する一方の発光光源の第1電極と、他方の発光光源の第2電極とを相対するように交互に配置することもできる。これによっても、隣接する発光光源同士が輝度傾斜を補完し合って、発光装置全体として輝度の均一化を図ることができる。
【0024】
また、上記第2電極と上記発光管とは、空隙を介して所定距離以上を隔てて配置されていることが好ましい。これにより、第2電極と発光管との間での絶縁破壊を防止できる。
【0025】
また、上記空隙は、上記発光管の最端部で狭く、上記第1電極側に向かうに従い広く配置されていることが好ましい。これにより、発光管の管面輝度の傾斜を緩和することができる。
【0026】
また、上記発光管の長さL1と、上記第2電極の長さL2とは、0<L2/L1≦0.2の関係を満たすことが好ましい。これにより、発光管の管面輝度の傾斜を少なくできる。
【0027】
また、上記発光管の長さL1と、上記第2電極の長さL2とは、0.01<L2/L1≦0.1の関係を満たすことがより好ましい。これにより、発光管の管面輝度の傾斜をより少なくできる。
【0028】
また、上記放電媒体は、少なくとも水銀を含むことができる。
【0029】
また、上記第2電極の、上記発光管と対峙している側の表面に、可視光に対する拡散反射処理を施すことが好ましい。さらに、上記第2電極の、上記発光管と対峙している側の裏面に、可視光に対する拡散反射処理を施すことが好ましい。これにより、発光装置の輝度の均一性をより改善できる。
【0030】
また、上記第2電極は、上記発光管を保持可能であることが好ましい。第2電極に発光管の保持機能を持たせることにより、他の保持部材を少なくできる。
【0031】
また、上記第1電極と上記第2電極との間に電圧を印加可能な点灯回路をさらに含むこともできる。
【0032】
本発明の液晶表示装置は、上記本発明の発光装置と、発光装置から発せられる光を液晶パネル側に反射させる反射部材と、発光装置及び反射部材からの光を集光させる集光部材と、集光部材からの光を透過させる液晶パネルと、発光装置、反射部材、集光部材及び液晶パネルを保持・固定する筐体とを備えたことを特徴とする。これにより、輝度むらのない液晶表示装置を提供できる。
【0033】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、同様の部分には同一参照番号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【0034】
また、実施の形態2以降での各種条件が実施の形態1に準ずるときには、その説明を省略する場合がある。
【0035】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における発光光源100の斜視図である。図2は、図1のA−A線・B−B線を含む平面における断面図である。
【0036】
図1及び図2において、発光光源100は、細長く管状の発光管10と、発光管10の一端部の内部に配置されたカップ状の第1電極11と、発光管10の他端部の外部に空隙を介して所定距離以上を隔てて配置された第2電極12とを備える。
【0037】
発光管10と第2電極12との間には図3に示す形状の、シリコーン樹脂からなるサポート13が2箇所挿入されており、このサポート13が第2電極12の略コ字形状の内壁面に押圧されることにより、発光管10と第2電極12とが互いに、所定距離に保持・固定されている。
【0038】
なお、本実施形態においてサポート13の第2電極12への固定は押圧により行なったが、より堅牢に固定する場合には、例えば、サポート13の側面に凸部(図示せず)を設け、第2電極12側の上記サポート13の凸部と勘合する位置に、凸部が入る大きさの開口部(図示せず)を設けて、両者を挿入・勘合させればよい。
【0039】
上記以外にも、接着や溶融、一体成型などの方法があるが、ここではその詳細説明は省略する。
【0040】
第1電極11にはリード線14が、第2電極12にはリード線15が各々接続されている。
【0041】
発光管10は、通常、発光管10の管軸(長手)方向に垂直な断面の断面形状が、円形もしくは略円形の、所謂、細長い管状のものを用いる。これは、管状のものが標準型として最も大量に、そして低コストで流通していることが理由である。しかし、本実施形態に於ける発光管10の形状は、上記管状タイプに限定されるものではなく、断面形状が、楕円形、三角形、四角形などの異型であってもよい。また、細長い形状でなくても構わない。
【0042】
また、上記発光管10は、基本的には透光性の材料で形成され、本実施形態ではホウ珪酸ガラスを用いた。なお、発光管10は、ホウ珪酸ガラスに代えて、石英ガラス、ソーダガラス、鉛ガラスなどのガラス、又はアクリル樹脂などの有機物で形成してもよい。
【0043】
発光管10に用いられるガラス管の仕様は、本実施形態では長さが730mmで、外径は4mm、内径は3mmのものを用いた。なお、発光管10の長さ、外径、内径などは上記に限定されるものではなく、発光光源100の要求仕様に合わせればよく、通常、外径は1.0mm〜10mm程度であるが、例えば、一般照明用蛍光灯で利用されている30mm程度であっても構わない。また、ガラス管の外面と内面の距離、即ちガラス管の肉厚は、通常0.1mm〜1.0mm程度である。
【0044】
なお、発光管10は、直線状の形状に限らず、他の形状であってもよい。例えば、L字状、U字状又は矩形状などの異型であってもよい。また、これらの形状の発光管10を例えば後述の液晶表示装置のバックライトとして用いる場合には、複数の発光管10を同一平面上に併置することができ、また、発光管10がL字状又は矩形状の場合には、L字状又は矩形状の発光管10を、導光板の端部の両側にそれぞれ併置することもできる。
【0045】
発光管10の両端部は封止されており、その内部には、放電媒体16が封入されている(実施の形態1以外の場合に於いても同様である)。本実施形態では、ネオン(95%)とアルゴン(5%)の混合ガスを約8kPaと、水銀を約3mg封入した。
【0046】
なお、発光管10の材料を石英ガラスにすると、封入した水銀により励起発光される紫外線が、そのまま発光管10の外部に照射されるため、紫外線洗浄や紫外線硬化などの光源として利用できる。
【0047】
図2に示すように、発光管10の内壁面には、蛍光体層17が形成されている。蛍光体層17は、放電媒体16から発せられた光の波長を変換するために形成されるもので、本実施形態では、赤色(Y23:Eu3+)、緑色(LaPO4:Ce3+,Tb3+)、青色(BaMgAl1017:Eu2+)の3種類の蛍光体を混合して用いた。
【0048】
蛍光体層17の材料を変化させることによって、さまざまな波長の光が得られる。例えば、白色光や、赤色、緑色及び青色などの光が得られる。蛍光体層17は、所謂、一般照明用蛍光灯、プラズマディスプレイなどに用いられる材料で形成できる。
【0049】
第1電極11は、発光管10の一端部の内部に形成されている。第1電極11は、本実施形態ではニオブ製カップ電極を用いた。この材質のほかにも、例えばタングステンやニッケルなどの金属でも形成できる。
【0050】
なお、第1電極11はカップ状の形状であるが、特に形状が限定されるものではなく、棒状や板状などの形状でもよい。
【0051】
第1電極11は、酸化セシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムといった金属酸化物層により、その表面の一部又は全体が覆われていてもよい。このような金属酸化物層を用いることによって、点灯開始電圧の上昇を抑制でき、イオン衝撃による電極の劣化を防止できる。また、第1電極11の表面は、誘電体層(例えばガラス層)で覆われていてもよい。
【0052】
第2電極12は、本実施形態では図4に示すように、断面形状が略コ字形状のアルミニウム製で、内面・外面とも鏡面反射特性を有するのものを用いた。上記材質の他にも、銅、ステンレス鋼などの金属や、酸化スズ、酸化インジウムなどを主成分とする透明導電体などでも形成できる。なお、第2電極12の下部(底面)には、リード線15がカシメにより固着されており、これにより第2電極12とリード線15とが電気的に導通状態になっている。
【0053】
第2電極12の略コ字形状の一辺は例えば約5mmで、これが3辺あり、第2電極12の長さは例えば約50mmに設定されて発光管10を覆っている。ここで、第2電極12の長さを例えば50mmとしたのは以下の理由である。
【0054】
図5は、第2電極12の長さに対する発光管10の管面輝度の関係を示すものである。
図5において、第2電極12の長さが短いほど、発光管10の管面輝度の傾斜が少なくなることがわかる。
【0055】
ここで、発光管10の長さをL1、第2電極12の長さをL2とすると、両者の関係は図5の結果から、0<L2/L1≦0.2の範囲に設定することが輝度傾斜の影響を少なくできる。具体的には、発光管10の長さL1を例えば730mmとした場合、上記の関係式から第2電極12の長さL2は計算上、146mm以下が好ましい長さになる。
【0056】
しかし、この長さでは後述する液晶表示装置(発光光源100を複数併置した例)の輝度均斉度の評価において、液晶表示装置の端部から長辺長さ(発光管10の長さL1に相当)の1/10ほど内側における輝度を測定するため、上記146mmの位置では、まだ輝度傾斜の影響が大きくなる。
【0057】
このため、実際の液晶表示装置の状態を想定した場合、発光管10の長さL1が例えば730mmでは、発光管10の長さL1と第2電極12の長さL2の関係を0.01<L2/L1≦0.1の範囲に設定することが、さらに好ましい長さになる。具体的には、発光管10の長さL1を例えば730mmとした場合、上記の関係式から第2電極12の長さL2は計算上で73mm以下が好ましい長さになる。
【0058】
以上の結果から、実施の形態1における第2電極12の長さのばらつきを考慮して例えば50mmとした。
【0059】
なお、第2電極12の断面形状は略コ字形状に限定されるものではなく、半円形や多角形でもよい。
【0060】
発光光源100では、第1電極11と第2電極12との間の点灯回路18により電圧を印加することにより放電が生じ、放電媒体16が励起される。励起された放電媒体16は、基底状態に移行する際に紫外線(図示せず)を発する。この紫外線は蛍光体層17で可視光(図示せず)に変換され、発光管10から放射される。
【0061】
次に本実施形態の第2電極12と発光管10との空隙について説明する。図1及び図2に示すように、本実施形態では、第2電極12と発光管10とは密着することなく、空隙を介して、所定距離以上を隔てて配置されている。
【0062】
管軸方向(「長手方向」と同意)に関して、第2電極12と発光管10との距離は同一でなくてもよい。さらに、第2電極12の管軸方向と垂直な方向、即ち発光管10の管周方向に関しても、第2電極12と発光管10との距離は同一でなくてもよい。
【0063】
例えば、発光管10と第2電極12との空隙を、発光管10の最端部で狭く、第1電極11側に向かうに従い広くなるように配置すると、第2電極12の長さL2における発光管10の管面輝度の傾斜を緩和することができる。
【0064】
何れに於いても、第2電極12と発光管10とは密着して接触することなく、第2電極12と発光管10との間の最短距離が、空隙を介して所定距離以上を隔てて配置すればよい。
【0065】
また、第2電極12と発光管10との距離を隔てる手段としてサポート13を用いているが、これ以外にも絶縁性部材を利用した様々な手段があり得る。何れの手段も容易に実現できるため、具体例を挙げての説明は省略する。
【0066】
従来は、外部電極である第2電極12と発光管10とは押圧や接着などで空隙がなくなるように、即ち、第2電極12と発光管10とを密着させるように形成されることが一般的に行なわれる。しかし、発光光源100の製造誤差や動作中の振動・環境の寒暖状態等が原因で、外部電極である第2電極12と発光管10との密着状態は不安定になり易く、微少な空隙が発生しやすくなっていた。その結果、微少な空隙の間の空気がイオン化してオゾンが発生したり(オゾンの発生メカニズムの詳細については後述)、さらに電力が正常に発光管10に投入できないために発光光源100の発光強度が不安定になる場合があった。
【0067】
特に外部電極である第2電極12と発光管10とが、一部でも触れている場合と全く触れていない場合とでは、発光光源100の発光強度の違いは非常に大きなものとなる場合があった。
【0068】
即ち、発光管10の外面と外部電極である第2電極12との距離が、発光光源100の発光強度のコントロールに非常に重要であるため、両者が密着接触していることが前提の従来の方式では、僅かな位置ズレや、外部電極と発光管との境界領域でのオゾン発生が、発光特性の低下につながっていた。
【0069】
一方、本実施形態では両者が大きく距離を隔てて配置されるため、同じ位置ズレ量が生じても、変化率量が大幅に小さいものとなるため発光光源100の発光特性にほとんど影響しない。即ち、本実施形態では、第2電極12と発光管10とが、全ての部分に於いて確実に離れている状態となり、発光光源100の各部分の発光を十分に安定させることができる。
【0070】
また、本実施形態では、第2電極12と発光管10との空隙には、最も一般的な雰囲気である空気を想定しているが、空気の場合だけに限定されるものではなく、アルゴンやネオン、クリプトン、キセノンなどの希ガスでも構わないし、窒素でも構わない。さらに、減圧状態にしても絶縁破壊を起こさなければ良い。即ち、第2電極12と発光管10との空隙に透光性を持ち絶縁破壊しにくい気体を封入することもできる。
【0071】
なお、空気以外の気体を空隙に充填するには、発光管10と第2電極12とを内側に配置するような二重管構造にする必要があり、構成的には空隙を空気とする方が容易に実施できる。
【0072】
次に、発光管10と外部電極である第2電極12との最短距離と、その隙間で発生するオゾンとの関係について説明する。
【0073】
従来の発光光源では、外部電極と発光管との密着性が不安定になり易く、密着性が不確かな部分では、その隙間で絶縁破壊が起こり、その結果、オゾンが発生し、このオゾンが発光光源や、その周辺を構成する各部材を破壊するという課題があった。
【0074】
本実施形態では、外部電極である第2電極12と発光管10との間の最短距離を所定距離以上隔てて、言い換えれば、絶縁破壊しない程度に第2電極12と発光管10との間に空隙を介して配置するという手段によって、上記課題を解決している。
【0075】
具体的には、発光管10と第2電極12との最短距離は、0.1mm以上、2.0mm以下であることが望ましい。最短距離の下限はオゾンが発生しないために必要な条件である。一方、上限に関しては、本実施形態において想定される、第1電極11と第2電極12との間にかかる電極間最大電圧5kVでは、発光管10内部のガスを十分に励起できないことに起因する。以下に上記の根拠を説明する。
【0076】
第2電極12と発光管10との間の空隙に存在する空気層が絶縁破壊されない距離自体は、付随する様々な条件に依存する。ただし、各種条件で実験を行った結果、発光管10の管の内径(1.0〜10mm)、ガス種、ガス圧力、及び発光管10の形状などの違いと、空気層の絶縁破壊とは、相関が認められなかった。
【0077】
また、発光管10の誘電率(3〜9)と空気層の絶縁破壊とも、明確な差異が確認できる程度の相関は認められなかった。一方、発光管10の肉厚(0.1〜1.0mm)と電極間最大電圧(0.1kV〜5kV)とは、空気層の絶縁破壊に影響することが分かった。電圧はより高い方が、又、発光管10の肉厚は薄い方が空気層は絶縁破壊し易い場合があった。
【0078】
したがって、想定する最大電圧は5kV程度、発光管10の最薄の肉厚は0.1mm程度であるので、この電圧と管状の発光管10の肉厚との組み合わせの場合が、最も厳しい付随条件である。
【0079】
そこで、電極間の最大電圧を5kV、管状の発光管10の肉厚を0.1mmに設定し、他は典型的な発光光源の条件、具体的には、発光管10の内径が2.0mm、発光管10の材質が誘電率約5.8のホウ珪酸ガラスの設定で、発光管10と外部電極である第2電極12との最短距離と、その隙間で発生するオゾン量との関係を調べた結果を図6に示す。図6から分かるように、最短距離が100μm(0.1mm)以上の場合はオゾンが全く発生しない(安全領域)ことがわる。即ち、オゾンの発生量が、測定器の検知限界以下であることを確認した。
【0080】
以上、本実施形態で想定する条件では、第2電極12と発光管10との距離が0.1mm以上、2.0mm以下が好ましい理由について説明した。しかし、本実施形態の基本的概念に沿ったものであれば、第2電極12と発光管10との距離は上記範囲に限定されるもではない。
【0081】
以上のように構成された発光光源100を、複数相互に隣接して発光装置150を構成し、この発光装置150を組み込んだ液晶表示装置200の例を、図7及び図8に示す。図7は液晶表示装置200の構成を示す平面図、図8は図7のC−C線における断面図である。なお、図8では、図面の見やすさを考慮して、断面にハッチングを付していない。
【0082】
図7及び図8において、光源光源100は、拡散反射特性を有した白色樹脂からなる反射板19に複数箇所、接着により固定されたランプホルダー20により、反射板19と発光光源100とを一定距離に保つように保持・固定されている。ランプホルダー20は白色樹脂製で図9に示す形状をしており、図中の開口部に発光光源100を挿入することにより、保持・固定される。
【0083】
なお、複数の発光光源100は、隣接する一方の発光光源100の第1電極11と、他方の発光光源100の第2電極12とが相対するように、交互に配置されている。
【0084】
発光装置150の上面には、発光光源100及び反射板19から照射される光を拡散させる拡散透過特性を有する樹脂製の拡散板21、拡散板21からの光を効率よく集光させる樹脂製のレンズシート22、レンズシート22からの光に偏光を与える樹脂製の偏光シート23が重ねて配置されおり、さらに、それらの上に、画像を形成・表示するための液晶パネル24が配置されている。
【0085】
反射板19、発光装置150、拡散板21、レンズシート22、偏光シート23、液晶パネル24が金属(アルミニウム)製の筐体25に収納され、これらから液晶表示装置200が構成される。
【0086】
このように構成された液晶表示装置200の輝度分布特性を、図10に実線と△印で示す。なお、図10は液晶表示装置200から液晶パネル24を除去した状態(偏光シート23の面)で、発光光源100の管軸方向(図7においてX−X線方向)の輝度を、輝度計(ハイランド製の色ズレ・輝度同時多点計測システム“RISA−COLOR/CD7型”)を用いて一定間隔で測定したものである。
【0087】
また、比較のために、隣接する一方の発光光源100の第1電極11と、他方の発光光源100の第1電極11とが相対するように、同一方向に配置した以外は、上記液晶表示装置200と同様にして従来の液晶表示装置を作製した。このように構成された従来の液晶表示装置の輝度分布特性を、図10に破線と×印で示す。
【0088】
図10から、従来の液晶表示装置に比べて、本実施形態の液晶表示装置200は、両端部の輝度分布特性が特に改善されていることがわかる。
【0089】
これは、輝度傾斜を有する発光光源100を、第1電極11−第2電極12−第1電極11・・・となるように、互いに交互に配置することにより、隣接する発光光源100同士が輝度傾斜分を補完し合って輝度が均斉化されたものである。
【0090】
なお、液晶表示装置200の輝度分布特性を評価する方法の1つに、図11に示す方法がある。図11において、液晶表示装置200の長辺方向の長さをLa、短辺方向の長さをLbとしたとき、短辺側から長辺長さLaの1/10の距離と1/2の距離、及び長辺側から短辺長さLbの1/10の距離と1/2の距離において、それぞれの辺に対する垂線が交差する位置(図11において(1)から(9)までの計9箇所)の輝度を測定し、その最小輝度(Lmin)と最大輝度(Lmax)との比(Lmin/Lmax)×100(%)を、輝度均斉度とする。
【0091】
上記の方法で本実施形態の液晶表示装置200と上記従来の液晶表示装置との輝度均斉度を求めると、表1に示す結果を得た。
【0092】
【表1】


【0093】
表1からわかるように、発光光源100を従来のように、隣接する一方の発光光源100の第1電極11と、他方の発光光源100の第1電極11とが相対するように、同一方向に配置した時の従来の液晶表示装置の輝度均斉度が約27%であったのに対して、発光光源100を、第1電極11−第2電極12−第1電極11・・・となるように、互いに交互に配置した時の本実施形態の液晶表示装置200の輝度均斉度が約52%となり、液晶表示装置200の両端部の輝度分布特性が特に改善されていることがわかる。
【0094】
上記構成において、拡散板21の上に、さらに拡散性を向上させるための拡散シートを配置したり、発光光源100の光をより強くして、偏光シート23を除去するなどの構成による液晶表示装置もあり、この構成は各々の設計条件により選択することができる。
【0095】
(実施の形態2)
本実施形態では、本発明の発光装置及び液晶表示装置が、さらに別の優れた特徴を有していることを示す例について説明する。
【0096】
具体的には、実施の形態1よりも、さらに輝度の均一性が要求される場合の、輝度傾斜改善の手段について説明する。
【0097】
図12は、本発明の実施の形態2における発光光源300の斜視図である。図13は、図12に示す発光光源300のD−D線・E−E線を含む平面における断面図である。図12及び図13において、実施の形態1の図1及び図2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【0098】
図12及び図13において、実施の形態1と異なるのは、第2電極26の内面と外面が共に鏡面反射特性を有するのではなく、拡散反射特性を有していることである。第2電極26に拡散反射特性を持たせるには、塗装・サンドブラスト・薬品処理による表面加工・拡散反射シートの貼付などの拡散反射処理を第2電極26の内面と外面に施せばよく、特に限定するものではない。本実施形態では、拡散反射シート(図示せず)を第2電極26の内面と外面の両面に貼付した。
【0099】
このように構成された発光光源300を、複数相互に隣接して発光装置350を構成し、この発光装置350を組み込んだ液晶表示装置400の例を、図14及び図15に示す。図14は液晶表示装置400の構成を示す平面図、図15は図14のF−F線における断面図である。なお、図15は、図8と同様に断面にハッチングを付していない。
【0100】
図14及び図15において、光源光源300は、拡散反射特性を有した白色樹脂からなる反射板19に複数箇所、接着により固定された白色樹脂製のランプホルダー20により、反射板19と光源光源300とを一定距離に保つように保持・固定されている。
【0101】
なお、複数の発光光源300は、隣接する一方の発光光源300の第1電極11と、他方の発光光源300の第2電極26とが相対するように、交互に配置されている。
【0102】
発光装置350の上面には、発光光源300及び反射板19から照射される光を拡散させる拡散透過特性を有する樹脂製の拡散板21、拡散板21からの光を効率よく集光させる樹脂製のレンズシート22、レンズシート22からの光に偏光を与える樹脂製の偏光シート23が重ねて配置されおり、さらに、それらの上に、画像を形成・表示するための液晶パネル24が配置されている。
【0103】
反射板19、発光装置350、拡散板21、レンズシート22、偏光シート23、液晶パネル24が金属(アルミニウム)製の筐体25に収納され、これらから液晶表示装置400が構成される。
【0104】
このように構成された液晶表示装置400の輝度分布特性を、図16に実線と●印で示す。なお、図16は液晶表示装置400から液晶パネル24を除去した状態(偏光シート23の面)で、発光光源300の管軸方向(図14においてY−Y線方向)の輝度を、輝度計(ハイランド製の色ズレ・輝度同時多点計測システム“RISA-COLOR/CD7型”)を用いて一定間隔で測定したものである。
【0105】
また、比較のために、図16に実施の形態1の液晶表示装置の輝度分布特性を実線と△印で示す。
【0106】
図16から、実施の形態1の液晶表示装置に比べて、本実施形態の液晶表示装置400は、両端部の輝度分布特性が、さらに改善(端部で約30〜40%)されていることがわかる。
【0107】
これは、発光光源300において、第2電極26の内面と外面に、拡散反射シート(図示せず)を貼付することにより、発光管10から照射された光が反射板19と拡散板21との間で数回、相互反射される間に、その光の一部が第2電極26の拡散反射シートに照射されることにより、第2電極26近傍の光が増大し、その結果、液晶表示装置400の端部の輝度が増加することにより、輝度むらがより低減されたものである。
【0108】
なお、実施の形態1で述べた輝度均斉度を求める方法を、本実施形態に適用して液晶表示装置400の輝度均斉度を求めると、表2に示す結果を得た。
【0109】
【表2】


【0110】
表2からわかるように、前述の実施の形態1では、液晶表示装置200の輝度均斉度が約52%であったのに対して、本実施形態では、発光光源300の第2電極26の内面と外面に、拡散反射シートを貼付することにより、輝度均斉度が約74%となり、液晶表示装置400の両端部の輝度分布特性が、さらに改善されていることがわかる。
【0111】
上記構成において、拡散板21の上に、さらに拡散性を向上させるための拡散シートを配置したり、発光光源300の光をより強くして、偏光シート23を除去するなどの構成による液晶表示装置もあり、この構成は各々の設計条件により選択することができる。
【0112】
(実施の形態3)
本実施形態では、本発明の発光装置及び液晶表示装置が、さらに別の優れた特徴を有していることを示す例について説明する。
【0113】
具体的には、実施の形態1及び実施の形態2において、発光管10と第2電極12及び第2電極26とを保持・固定させるのに、サポート13を用いていたものに代えて、第2電極27自体に発光管10を保持・固定させる機能を持たせたことである。これにより、実施の形態1及び実施の形態2において用いていたサポート13が不要になるだけでなく、ランプホルダー20の使用数も減らすことができる。以下にその具体例について説明する。
【0114】
図17は、本発明の実施の形態3における発光光源500の外観図である。図18は、図17に示す発光光源500のG−G線・H−H線を含む平面における断面図である。図17及び図18において、実施の形態1の図1及び図2、実施の形態2の図12及び図13と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【0115】
図17及び図18において、実施の形態1及び実施の形態2と異なるのは、第2電極27が発光管10を保持・固定させる機能を持っていることである。
【0116】
第2電極27は、本実施形態では図19に示すように、断面形状が略コ字形状のリン青銅製のバネ性を有する板から構成されており、内面・外面とも拡散反射特性を有する塗装を施している。また、第2電極27の下部(底面)には、リード線15がカシメにより固着されており、これにより第2電極27とリード線15とが電気的に導通状態になっている。さらに、第2電極27は、後述の図21及び図22に示すように、反射板19に接着により固定されている。
【0117】
なお、本実施形態において第2電極27の材質として、バネ性を有するリン青銅板を用いたが、これに限定するものではなく、バネ性を有するステンレス鋼や金属と樹脂との複合部材などでもよい。また、本実施形態において第2電極27は、反射板19に接着により固定したが、接着に代えて、第2電極27と反射板19とを一体樹脂成型で形成してもよく、この場合、両者の組み立てが不要になり、組み立て工程が簡素化できる。
【0118】
図20は、図17に示す発光光源500を、I方向からみた矢視図で、第2電極27の半円部分27aで、発光管10を保持・固定している。
【0119】
このように構成された発光光源500を、複数相互に隣接して発光装置550を構成し、この発光装置550を組み込んだ液晶表示装置600の例を、図21及び図22に示す。図21は液晶表示装置600の構成を示す平面図、図22は図21のJ−J線における断面図である。なお、図22は、図8、図15と同様に断面にハッチングを付していない。
【0120】
図21及び図22において、発光光源500は、拡散反射特性を有した白色樹脂からなる反射板19に複数箇所、接着により固定された白色樹脂製のランプホルダー20と第2電極27とにより、反射板19と発光光源500とを一定距離に保つように保持・固定されている。
【0121】
なお、複数の発光光源500は、隣接する一方の発光光源500の第1電極11と、他方の発光光源500の第2電極27とが相対するように、交互に配置されている。
【0122】
発光装置550の上面には、発光光源500及び反射板19から照射される光を拡散させる拡散透過特性を有する樹脂製の拡散板21、拡散板21からの光を効率よく集光させる樹脂製のレンズシート22、レンズシート22からの光に偏光を与える樹脂製の偏光シート23が重ねて配置されおり、さらに、それらの上に、画像を形成・表示するための液晶パネル24が配置されている。
【0123】
反射板19、発光装置550、拡散板21、レンズシート22、偏光シート23、液晶パネル24が金属(アルミニウム)製の筐体25に収納され、これらから液晶表示装置600が構成される。
【0124】
このような構成により、実施の形態1及び実施の形態2において用いていたサポート13が不要になるだけでなく、ランプホルダー20の使用数量も減らすことができるため、発光装置550や液晶表示装置600の組み立て工程が簡素化され、組み立て時間も短縮されるため、コストダウンになる。
【0125】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施の形態に適応することができる。
【産業上の利用可能性】
【0126】
本発明の発光装置は、輝度傾斜がなく、輝度が均一であるため、各種の光源、照明装置、表示装置などに適用できる。特に、本発明の発光装置を備えた液晶表示装置は、輝度分布が均一で、輝度むらがないため、各種の液晶ディスプレイなどに好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0127】
【図1】本発明の実施の形態1における、発光光源100の斜視図である。
【図2】図1のA−A線・B−B線における断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1における、サポート13の斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態1における、第2電極12の斜視図である。
【図5】本発明の実施の形態1における、第2電極12の長さに対する発光管10の管面輝度の関係を示す特性図である。
【図6】本発明の実施の形態1における、発光管10と第2電極12との距離と、発生するオゾン量との関係を示す特性図である。
【図7】本発明の実施の形態1における、発光光源100を複数併置した液晶表示装置200の構成を示す平面図である。
【図8】図7のC−C線おける断面図である。
【図9】本発明の実施の形態1における、ランプホルダー20の斜視図である。
【図10】本発明の実施の形態1の液晶表示装置及び従来の液晶表示装置における、図7のX−X線方向の輝度分布を示す特性図である。
【図11】本発明の実施の形態1における、液晶表示装置200の輝度均斉度を求める輝度測定位置を示す図である。
【図12】本発明の実施の形態2における、発光光源300の斜視図である。
【図13】図12のD−D線・E−E線における断面図である。
【図14】本発明の実施の形態2における、発光光源300を複数併置した液晶表示装置400の構成を示す平面図である。
【図15】図14のF−F線における断面図である。
【図16】本発明の実施の形態2の液晶表示装置及び実施の形態1の液晶表示装置における、図14のY−Y線方向の輝度分布を示す特性図である。
【図17】本発明の実施の形態3における、発光光源500の斜視図である。
【図18】図17のG−G線・H−H線における断面図である。
【図19】本発明の実施の形態3における、第2電極27の斜視図である。
【図20】本発明の実施の形態3における、発光光源500を図17のI方向から見た矢視図である。
【図21】本発明の実施の形態3における、発光光源500を複数併置した液晶表示装置600の構成を示す平面図である。
【図22】図21のJ−J線における断面図である。
【図23】従来の蛍光ランプ及びこれを用いた液晶表示装置の断面図である。
【図24】従来の蛍光ランプを複数併置した液晶表示装置の断面図である。
【図25(a)】従来の蛍光ランプにおいて、輝度傾斜ができる様子を示す模式図である。
【図25(b)】従来の蛍光ランプにおいて、輝度傾斜ができない様子を示す模式図である。
【図26】従来の蛍光ランプにおいて、輝度傾斜ができた場合の輝度分布を示す図である。
【符号の説明】
【0128】
10 発光管
11 第1電極
12、26、27 第2電極
13 サポート
14、15 リード線
16 放電媒体
17 蛍光体層
18 点灯回路
19 反射板
20 ランプホルダー
21 拡散板
22 レンズシート
23 偏光シート
24 液晶パネル
25 筐体
100、300、500 発光光源
150、350、550 発光装置
200、400、600 液晶表示装置




 

 


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