JP2002245829A

JP2002245829A - バックライト及び表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP2002245829A
Application number: JP2001146925A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kobayashi; 哲也小林; 哲也 ▲浜▼田; Tetsuya Hamada; Takeshi Goto; 猛後藤; Keiji Hayashi; 啓二林; Mari Sugawara; 真理菅原; Toshihiro Suzuki; 敏弘鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-08-30

Abstract

(57)【要約】【課題】光源装置及びバックライトに関し、高輝度
で、光の利用効率の高い光源装置及びバックライトを提
供することである。【解決手段】放電管２４と、放電管２４から放射され
た光を反射させるリフレクタ２６と、放電管２４及びリ
フレクタ２６の少なくとも一方に接着している、または
水素結合より強い結合状態にある導熱部材３２とを備
え、放電管２４の一部分が導熱部材３２によって局所的
に冷却されるようにした構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は希薄な気体の中で放
電することで発光させる放電管を有するバックライト及
び表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置などの表示装置のバックラ
イトは、１つ又は複数の放電管とリフレクタとからなる
光源装置を用いている。放電管は冷陰極管であり、水銀
がＡｒガスやＮｅガスの中に封入され、管壁には蛍光物
質が塗布されている。水銀ガスは放電中に紫外線を発生
し、紫外線が蛍光物質に当たって可視光が発生する。

【０００３】液晶表示装置の多くのバックライトは導光
板を含み、一例においては、２つの光源装置が導光板の
両側に向かい合わせて配置される。各光源装置は２つの
放電管とリフレクタとからなる。この配置では、１０ｍ
ｍ以下の狭い領域に、直径数ｍｍの２つの放電管を配置
する。そのため、放電管の周囲の温度が７０℃以上にな
ることが多い。

【０００４】放電管の発光量−温度特性は、以下の機構
によって、高温域で発光量が低下するという傾向があ
る。まず水銀ガスが紫外線を発する確率を考えると、水
銀ガス濃度と電流に概ね比例する。一方で、水銀ガスは
紫外線を吸収する性質もあり、その吸収率は水銀ガス濃
度と透過しなければならない距離との積に対して指数関
数的に変化する（濃度が大きくなるにつれ、かつ、透過
しなければならない距離が増すにつれて、透過率が代わ
る）。紫外線は管壁に塗ってある蛍光物質で可視光に変
換される。１個の紫外線光子が蛍光物質へ入射する確率
は、放電管の直径と水銀ガス濃度との積になる。以上の
ことをまとめると、可視光の発光量Ｉは、管の直径ｄ、
水銀ガス濃度ｎ（放電管の温度の関数）、電流Ｊとし
て、次のように書き表せる。

【０００５】Ｉ〜ｋ×（Ｊ×ｎ）×ｅｘｐ（−ｂ×ｎ×ｄ）（１）（ｋ、ｂは比例定数）数式（１）は、所定の水銀ガス濃度ｎに対して、Ｉが最
大値をとる性質があり、水銀ガス濃度が所定の濃度ｎよ
り高くなると、可視光発光量が減少する。水銀ガス濃度
は水銀ガスの温度に対して指数関数的に変化するので、
高温域では管温度が高くなるにつれて輝度が低下する。
また、管温度は電流を増すにつれて高くなるため、一定
の環境温度のもとでは、電流を増加させた場合にも、可
視光発光量が減少する。これらの減少はバックライトを
高輝度にする上で問題になっていた。

【０００６】特開平５−２２５８１９号公報は、放電管
に冷却用金具を取り付け、放電管全体を冷却することに
より、放電管の輝度を制御することを開示している。ま
た、特開昭６０−１６８１３４号公報は、複写機照明用
光源を開示しており、この光源は、蛍光ランプと、蛍光
ランプを包囲するランプヒータと、ランプヒータの切り
欠き部に配置されたヒートポンプとからなる。ヒートポ
ンプは蛍光ランプ管壁からの熱を吸収して蛍光ランプを
冷却し、蛍光ランプ管内の水銀蒸気圧を制御することに
より、蛍光ランプの発光量を制御する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、放電管に冷却
用金具を取り付ける技術を表示装置のバックライトの光
源装置に適用することは難しい。すなわち、表示装置の
バックライトにおいては、放電管の管径が細く、且つ放
電管のまわりにリフレクタがあるので、放電管に大きな
冷却用金具を取り付けることができない。また、冷却用
金具を通しての電流のリークが大きくなり、かつ、表示
装置のバックライトは一般照明用の蛍光管に比べて消費
電力が小さいために、放電管が冷えすぎるという問題が
あり、実用的でない。

【０００８】また、蛍光ランプを包囲するランプヒータ
を有する光源装置は、液晶表示装置のバックライトで
は、使用できない。また、特開２０００−３２３０９９
号公報は、蛍光ランプを長い時間冷い環境下に放置する
と、液体水銀が蛍光ランプの両端に集って、その後の使
用時に数秒間蛍光ランプの中央部が暗くなるのを防止す
るために、蛍光ランプの中央部に液体水銀を集めるよう
にした蛍光ランプの製造方法を開示している。しかし、
この公報は、蛍光ランプの中央部を両端部よりも１０℃
ほど低くなるように冷却すると、液体水銀が蛍光ランプ
の中央部に集まると記載しているが、実際には、蛍光ラ
ンプ内のほとんど全ての液体水銀が１箇所に集まること
はない。

【０００９】バックライトに用いる細径の放電管につい
て、我々が調べたところ、内径５ｍｍ以下の放電管をバ
ックライトに組み込んでも液体水銀は放電管の端部から
離れたところに集まることは一切ない。また放電管に通
電し、点灯すると通常は波形の非対称性があるために、
一方の端部に集まってしまう。たとえ、波形が対称であ
っても、直径５ｍｍ以下の細いガラス管を使用したバッ
クライトの放電管では、管が細いことと、放電に必要な
気体ガス量よりもかなり多くの水銀が封入されているこ
とから、放電管内に任意に分布している液体水銀はなか
なか１ヶ所に集まらない。我々の実験では、２００〜１
０００時間掛かった。そして、液体水銀が１ヶ所に集る
過程において、蛍光ランプの劣化がすすみ、輝度が低下
していく。

【００１０】本発明は、一面において、放電管の所定の
位置に最冷部を形成することにより、輝度を向上するこ
とのできるバックライトを提供するものである。しか
し、そのようなバックライトでは、液体水銀が前記所望
の位置に集まっていないと、所望の輝度の向上を達成す
ることができないことが分った。従って、本発明は、他
の一面において、放電管の所定の位置に液体水銀を集め
ておき、その所定の位置を最冷部としたバックライトを
提供するものである。

【００１１】また、放電管を含むバックライトを有する
表示装置では、放電管に流す電流を増加しても、輝度は
あまり増加しないという問題がある。さらに、直線偏光
を使用する液晶表示装置の場合には、無偏光の光源光は
半分しか利用されないために光の利用効率が低い。この
ために、表示装置のバックライトに偏光分離素子を設け
て、光の利用効率を向上させる提案がある。分離偏光素
子は導光板と液晶パネルとの間に配置される反射型偏光
板（偏光分離シート）からなる。反射型偏光板は、導光
板から反射型偏光板へ向かった光のうちの第１の直線偏
光を透過させ、第１の直線偏光の偏波面と直交する偏波
面を有する第２の直線偏光が反射型偏光板で反射され
る。導光板へ再入射した第２の直線偏光は、第２の直線
偏光を第１の直線偏光へ変化する手段により、偏波面を
変換され、第１の直線偏光として再び導光板から反射型
偏光板へ向かい、反射型偏光板を透過する。このように
すれば、光の利用効率を向上させることができ、明るい
表示装置を実現することができる。

【００１２】従来提案されているバックライトでは、第
２の直線偏光を第１の直線偏光変換する第１の手段とし
て、導光板の下方に拡散反射板を配置していた。反射型
偏光板で反射して導光板へ再入射した第２の直線偏光
は、拡散反射板で散乱反射されて無偏光となり、こうし
て無偏光が反射型偏光板に入射するので、第２の直線偏
光の少なくとも一部が利用され、第２の直線偏光が全く
利用されない場合よりも光の利用効率を向上する。しか
し、第２の直線偏光の一部は拡散反射板で散乱反射さ
れ、導光板から反射型偏光板へ向かうことなく、導光板
の周辺に散らされ、光源や筐体に吸収されるので、光の
利用効率は制限されていた。

【００１３】さらに他の例では、第２の直線偏光を第１
の直線偏光変換する第２の手段として、反射型偏光板の
下方にλ／四板を配置し、かつ導光板の下方に等方性金
属ミラーを配置していた。反射型偏光板で反射した第２
の直線偏光は、λ／四板を通ることにより左（右）円偏
光となり、等方性金属ミラーで反射されて右（左）円偏
光となり、再びλ／四板を通ることにより第１の直線偏
光となる。第１の直線偏光は反射型偏光板を透過するの
で、光の利用効率を向上する。しかし、この場合には、
光が等方性金属ミラーに吸収されるので、光の利用効率
は制限されていた。

【００１４】本発明の目的は、放電管の所定の位置に最
冷部を形成することにより、輝度を向上することのでき
るバックライト及び表示装置及びその製造方法を提供す
ることである。本発明の他の目的は、例えば液晶表示装
置で使用することができ、光の利用効率の高い表示装置
のバックライトを提供することである。

【００１５】本発明の他の目的は、輝度を大きく変える
ことのできる表示装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による光源装置
は、放電管と、該放電管から放射された光を反射させる
リフレクタと、該放電管の一部分接触し且つ該リフレク
タに取付けられていることを特徴とするものである。
この構成において、放電管に封入された発光物質、例え
ば水銀ガスの濃度には発光量を最大にする最適値があ
り、その最適値は電流によらずほぼ一定になる。この結
果に基づき、水銀ガスの濃度をガスの温度によらず一定
にする方法を考えた。

【００１７】最適の水銀ガスの濃度をｎとし、放電管の
内容積をＶとしたとき、仮に放電管に水銀をｎＶ以下し
か封入しなかった場合には、温度によらず濃度はｎ以下
になる。しかし、現状では放電管の寿命を確保するため
に、この必要量の１０００倍以上の水銀を入れてある。
これらの水銀のうち、ｎＶに対して余剰になっている量
を、温度を制御できた放電管の部分に集中させると、放
電管内部の水銀ガス圧力は温度を制御した放電管の部分
での液体水銀の温度のもとでの水銀の飽和蒸気圧に等し
くなる。放電管内部の温度分布が、この温度制御部分の
温度よりもそれ以外の部分の温度が高くなっている条件
で平衡状態に達したときの、温度が等しい微小領域を定
義して以下考える。それらの微小領域間での水銀原子の
出入りは等しいので、水銀ガス圧力は全ての領域で等し
い。一方で、水銀ガスについての状態方程式は温度がそ
れぞれの微小領域内で満たされると考えられるので、各
微小領域の水銀ガス（原子）濃度は水銀ガスの温度に反
比例する。そのため、温度の高い範囲では、水銀ガス
（原子）濃度が低くなるといえる。放電管内部の温度
を、この温度制御部分よりも高くした場合には、圧力が
各点で最大になり、圧力が各点で一定であることから、
水銀ガス濃度は温度を制御した部分で最大になり、その
他の区域ではそれ以下になる。

【００１８】温度制御する放電管の部分の温度を、最適
の水銀ガスの濃度を与える温度にすることで、放電管全
体で概ね発光量最大の条件にできる。この温度条件を達
成するために、次の手段を採用することができる。温度
制御する放電管の部分に放電管から熱を逃がす導熱部材
を接触させ、この導熱部材をリフレクタに取付け、導熱
部材の熱伝導度が、上記の温度に制御できる範囲とし
た。放熱部材が通常使われる室温（２０℃）にあると
き、最大輝度を与える放電管表面温度を維持するために
は、５０℃の温度差で放電管の発熱を逃がさなくてはな
らない。放電管内部では横方向への熱伝導が小さいの
で、導熱部材が接触している面積で発生する熱を排出す
ればよい。放電管に入るエネルギーのうち熱に変換され
る割合をηとする。この熱が放電管の全面で均等に放出
されるとすると、単位長さ当たりの発熱量はη×Ｗ／Ｌ
に近似される。導熱部材が接している長さａに対して
は、η×ａ×Ｗ／Ｌ発熱していることになり、この熱量
を５０℃の温度差で逃がさなければならないと言える。
よって、導熱部材の熱抵抗は０．０２×η×ａ×Ｗ／Ｌ
（Ｗ／Ｋ）以上でなければならない。

【００１９】導熱部材は固体の物体とする。好ましく
は、導熱部材が非金属である。また、導熱部材が導熱性
樹脂、導熱性ゴム及び導熱性接着剤の少なくとも一つか
らなる。放電管の消費エネルギーの上限を決めること
で、シリコーンゴムを用いた排熱で適温になるようにし
た。上記の固体物体に管の直径に対し小さめの穴を開
け、その穴に放電管を固定する。導熱部材は、リフレク
タまたは放電管に接着してある。もしくは、導熱部材を
粘着性の物質を用いる。熱伝導の能力が最も低下する部
分は、物質間の界面であり、界面の熱伝導度は、接着し
た界面、粘着している界面、単に接触している界面の順
に高いことが知られている。よって、放電管の温度を下
げるためには、放電管、リフレクタの双方に接着してあ
ることが、より好ましい。さらに、別に設けた接着性物
質を介して、導熱部材と放電管（またはリフレクタ）に
接着した構造よりも、導熱部材自体が放電管（またはリ
フレクタ）に固着している構造のほうが、導熱性がよく
なり、好ましい。より好ましくは、導熱部材が放電管及
びリフレクタの少なくとも一方と水素結合よりも強い結
合状態にあるようにするとよい。（特にシリコーン系導
熱部材を用いた場合に、この傾向が顕著である）。

【００２０】導熱のための動作物質を放電管の周辺で気
化させる構造にする。このことにより、気化熱を用いて
放電管から熱を奪うことができ、排熱の速度を早くでき
る。導熱のために熱サイフォンを用い、動作物質を上部
で凝結させ、重力で還流させる方法をとる。また、導熱
のためにヒートパイプを用いる。点灯時の温度近傍の温
度を境に、高温域で熱伝導度を大きくするようにする。
このときの所定の温度を、上記の最適温度に近づけるこ
とにより、放電管全体の水銀濃度をほぼ最適にすること
ができる。所望の導熱特性を得るために、沸点が上記の
所定の温度に近い物質を用いた。

【００２１】また、熱の排出元は放電管のまわりに配置
したリフレクタである。導熱部材又はリフレクタと接触
する放熱板を設けることもできる。放熱板は所定の温度
以下で導熱部材と接触しないようにすることもできる。
導熱部材及び／又は導熱部材の近傍の部材は、白色又は
透明にし、光吸収を押さえる。放電管からのリーク電流
を減らすことで、輝度を保った。

【００２２】さらに、本発明による表示装置のバックラ
イトは、導光板の下に、光吸収のない透明な複数のフィ
ルム層の多層構造の干渉型ミラーを用いる。複数のフィ
ルム層の一部又は全部は複屈折をもつ。複屈折をもつフ
ィルム層では、同一波長の異なる２つの直線偏光が実質
的に干渉し又は異なる層で反射されるようになり、反射
光に所定の位相差が生じる。そして、２つの直線偏光が
均等光量となるように干渉型ミラーの複屈折をもつ層の
進相軸又は遅相軸の方向と偏光分離素子で反射される偏
光の方向を概ね４５度（２３度から６７度の角度範囲以
内）とした。

【００２３】その結果、干渉型ミラーでの吸収損失と散
乱損失とがなく、反射率を１００パーセントにでき（透
過損失がなく）、かつ、反射光が偏光分離素子を透過し
やすく、高輝度の液晶表示装置を得ることができる。さ
らに、本発明は、水銀を含み且つ放電時の気体水銀量を
除くほとんど全ての液体水銀が放電管の端部から離れた
第１の位置に集められた放電管と、該放電管の第１の位
置を冷却する冷却装置とからなるバックライトを提供す
る。このバックライトは時間が経過しても発光特性が変
化することなく使用できる。

【００２４】さらに、本発明は、水銀を含む放電管を備
えたバックライトの製造方法であって、放電管の端部か
ら離れた放電管の第１の位置に放電時の気体水銀量を除
くほとんど全ての液体水銀を集め、その後、該放電管の
第１の位置を冷却する冷却装置を設けることを特徴とす
るバックライトの製造方法を提供する。この製造方法で
製造されたバックライトは、時間が経過しても発光特性
が変化することなく使用できる。

【００２５】好ましくは、水銀が複数の０．２ｍｍ以下
の大きさの水銀粒からなり、又は前記水銀が放電管の内
壁に塗布された蛍光物質に染み込んでいる。この特徴に
よれば、第１の位置に集められた液体水銀が移動するこ
とがなく第１の位置に位置し、発光特性が変化すること
なく使用できる。好ましくは、冷却装置が冷却能力可変
機構を含む。この特徴によれば、バックライトが温度変
化の大きい環境で使用される場合にも発光特性が変化す
ることなく使用できる。

【００２６】好ましくは、冷却装置が可動の導熱部材を
含む。この特徴によれば、バックライトが温度変化の大
きい環境で使用される場合にも発光特性が変化すること
なく使用できる。さらに、本発明は、上記バックライト
を備えた表示装置を提供する。さらに、本発明は、水銀
を含み且つ液体水銀が第１の位置に集められた放電管
と、該放電管の第１の位置を冷却することができ且つ冷
却能力が可変の冷却装置とからなる光源装置と、該光源
装置によって照明される表示素子とを備えた表示装置を
提供する。この表示装置によれば、放電管へ供給される
電流を変え、且つ冷却装置の冷却能力を変えることによ
り、輝度を大きく変えることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について図面
を参照して説明する。図１は本発明のバックライトを含
む液晶表示装置を示す図、図２は図１のバックライトの
断面図である。図１及び図２において、液晶表示装置１
０は、液晶パネル１２と、バックライト１４とを含む。
バックライト１４は、導光板１６と、導光板１６の両側
に配置された光源装置１８と、導光板１６の下側に配置
された散乱反射板２０と、導光板１６の上側に配置され
た散乱板２２とを含む。

【００２８】各光源装置１８は、２つの放電管２４と、
リフレクタ２６とからなる。放電管２４の出射光の一部
は直接に導光板１６に入射し、放電管２４の出射光の他
の一部はリフレクタ２６で反射されて導光板１６に入射
する。光は導光板１６内を進み、散乱反射板２０で反射
されてから液晶パネル１２へ向かって導光板１６から出
射し、散乱板２２で散乱されて液晶パネル１２に入射す
る。液晶パネル１２は画像を形成し、バックライト１４
から供給された光が液晶パネル１２で形成された画像を
照明し、観視者は明るい画像を見ることができる。

【００２９】図３は本発明の原理を説明するための光源
装置１８を示す略断面図である。実施例においては、放
電管２４は蛍光ランプと呼ばれる冷陰極管であり、放電
管２４の内径は２．０ｍｍ、外径は２．６ｍｍ、全長は
３１６ｍｍのもの（消費電力３．５Ｗ）である。放電管
２４の内部には水銀２８が封入され、放電管２４の内壁
には蛍光物質３０が塗布されている。リフレクタ２６は
アルミミラーであり、２本の放電管２４を覆うように高
さ（導光板１６の厚さ方向の高さ）が８．５ｍｍのもの
である。

【００３０】導熱部材３２が放電管２４の一部分に接触
し且つリフレクタ２６に取付けられている。従って、放
電管２４の一部分が導熱部材３２によって局所的に冷却
される。リフレクタ２６は金属であり、熱伝導性及び放
熱性が高いので、放電管２４の熱は導熱部材３２を介し
てリフレクタ２６へ伝達され、リフレクタ２６から排熱
される。

【００３１】このように、本発明では、放電管２４の温
度の低い部分を作り、水銀２８は温度の低い部分では主
として液体の状態にある。水銀２８は主として温度の低
い部分で蒸発し、発生した水銀ガス２８Ｇが放電管２４
の全部分へ拡散していく。拡散していった水銀ガス２８
Ｇは温度の低い部分へも戻ってくる。このようにして、
水銀ガス２８Ｇは放電管２４の全部分でほぼ一様に分布
し、水銀ガス２８Ｇの圧力が放電管２４の全部分でほぼ
等しくなる。つまり、放電管２４の温度の低い部分を作
ることによって、水銀ガス２８Ｇの濃度を制御すること
ができる。

【００３２】水銀ガス２８Ｇは放電管２４内の放電によ
り紫外線を発生し、紫外線が蛍光物質３０に衝突する
と、放電管２４から可視光が出射する。放電管２４から
出射する可視光量は、電流に概ね比例する。水銀ガスは
紫外線を吸収する性質もあり、放電管２４から出射する
可視光の量は、最適の水銀ガス濃度、及びそれに対応す
る最適の管内温度で最大になり、水銀ガス濃度が最適値
より高くても低くても、また管内温度が最適値より高く
ても低くても、放電管２４から出射する可視光量は最大
値よりも低下する。本願の発明では、放電管２４の温度
の低い部分を作り、それによって管内温度が最適値に又
は最適値近くにし、放電管２４から出射する光の輝度を
最大にしようとするものである。

【００３３】導熱部材３２を放電管２４及びリフレクタ
２６に結合するように構成することによって、導熱部材
３２を放電管２４を覆っているリフレクタ２６内の狭い
スペースに配置することができ、かつ放電管２４の一部
分の熱を効率よく排熱することができる。導熱部材３２
は、好ましくは非金属からなり、そして、導熱性樹脂、
導熱性ゴム及び導熱性接着剤の少なくとも一つからな
る。

【００３４】図４は本発明の変形例の光源装置を示す断
面図、図５は導熱部材を通る図４の光源装置の断面図、
図６は図４及び図５のリフレクタを示す背面図である。
図４から図７において、光源装置１８は、２つの放電管
２４と、２つの放電管２４を覆うリフレクタ２６と、放
電管２４の一部分に接触し且つリフレクタ２６に取付け
られた導熱部材３２とからなる。放電管２４及びリフレ
クタ２６は図３を参照して説明したものと同様である。

【００３５】導熱部材３２は、放電管２４及びリフレク
タ２６の中心に幅Ｄ（例えば約２．０ｍｍ）にわたって
設けられた放熱用シリコーン（東レダウコーニング社製
ＳＥ４４５０、熱伝導度２．５Ｗ／ｍ／Ｋ）からなる。
導熱部材３２は、リフレクタ２６の底部から放電管２４
が半分埋まる高さまで充填される。導熱部材３２を設け
た位置に相当する部分のリフレクタ２６の裏面にヒート
シンク３４を取り付けた。この際に、リフレクタ２６と
ヒートシンク３４を接着させるために、導熱性接着剤転
写テープ（住友３Ｍ製９８８２、熱伝導度０．６１Ｗ／
ｍ／Ｋ）３６を用いた。

【００３６】この結果、導熱部材３２及びヒートシンク
３４がない場合と比べて、熱伝導度が６．１倍高くなっ
た。従来構造では、放電管２４に定格電力を供給したと
きには放電管２４の温度は室温に対して４５℃高くなっ
ており、内径２．０ｍｍの放電管（冷陰極管）２４にと
っての適温付近（６５℃）になっていた。言い換えれ
ば、定格電力よりも大電力を放電管２４に供給した場合
には、発光量が低下する傾向にあった。それに対して、
この実施例では、投入電力を６Ｗにしたときに管表面の
最冷点温度を最適温度にすることができる。その結果、
光源の輝度の最大値を１．７倍にすることができた。

【００３７】図７は本発明の変形例の光源装置を示す断
面図、図８は導熱部材を通る図７の光源装置の断面図、
図９は図７及び図８のリフレクタを示す斜視図である。
図７から図９において、光源装置１８は、２つの放電管
２４と、２つの放電管２４を覆うリフレクタ２６と、放
電管２４の一部分に接触し且つリフレクタ２６に取付け
られた導熱部材３２とからなる。放電管２４及びリフレ
クタ２６は図３を参照して説明したものと同様である。
さらに、ヒートシンク３４をリフレクタ２６の裏面に導
熱性接着剤転写テープ３６によって取り付けた。

【００３８】導熱部材３２は、導熱性パッド（住友３Ｍ
製４４７０ＣＶ、熱伝導度２．０Ｗ／ｍ／Ｋ）を用い
た。導熱部材３２は、放電管２４及びリフレクタ２６の
中心に幅Ｄ（例えば約１．５ｍｍ）を有し、放電管２４
を通すためにφ２．０ｍｍの貫通穴を２こ設けた。この
穴が開口する表面面（表裏２面）を白色の顔料で塗装し
てある。この塗装は導熱性パッド（黒灰色）で吸収され
る光を減らす目的と、この表面からの熱の出入りを減少
させる目的とで処置したものである。

【００３９】放電管２４は導熱部材３２の貫通穴に差し
込み、導熱部材３２が放電管２４の中央に来るようにセ
ットしてある。この際に、導熱部材３２の貫通穴が放電
管２４の外径よりもわずかに小さくしてあるために、弾
性のある導熱部材３２が変形して放電管２４と密着す
る。その上でリフレクタ２６と放電管２４とを組み合わ
せるが、この際にリフレクタ２６と放電管２４との間の
隙間をなくすために、シリコーン系接着剤で隙間を埋め
る。この結果、熱伝導度が従来に比べ４．５倍になり、
放電管２４が最適温度になるときの投入電力は５．５Ｗ
となり、最大光量は従来の１．６倍になった。

【００４０】図１０は本発明の変形例の光源装置を含む
バックライトを示す平面図、図１１は図１０の上方の放
電管を通る光源装置の断面図、図１２は図１１の相転移
により冷却作用を行う物質を挿入した容器を含む冷却装
置を示す断面図である。図１３は図１０の下方の放電管
を通る光源装置の平面図、図１４は図１３の上方の放電
管を通る光源装置の断面図、図１５は図１４の相転移に
より冷却作用を行う物質を挿入した容器を含む冷却装置
を示す断面図である。

【００４１】図１０から図１５において、バックライト
１４は導光板１６と、導光板１６の両側に配置された２
つの光源装置１８とを含む。この場合、液晶表示装置は
モニタとして使用されるものとし、バックライト１４は
垂直配置されるものとする。従って、２つの光源装置１
８は、図１０で見て、上方に位置する光源装置１８と、
下方に位置する光源装置１８となる。

【００４２】各光源装置１８は、２つの放電管２４と、
２つの放電管２４を覆うリフレクタ２６と、放電管２４
の一部分に接触し且つリフレクタ２６に取付けられた導
熱部材３２とからなる。放電管２４及びリフレクタ２６
は図３を参照して説明したものと同様である。さらに、
相転移により冷却作用を行う冷却装置（又は熱サイフォ
ン素子）３８が導熱部材３２とリフレクタ２６との間に
配置される。

【００４３】図１１及び図１２に示される上方に位置す
る光源装置１８の冷却装置３８は、肉厚０．５ｍｍのス
テンレス板で作った、高さ２．５ｍｍの容器３８ａと相
転移により冷却作用を行う物質３８ｂとからなる。容器
３８ａを排気した後、冷却作用を行う物質（メチルアル
コール）３８ｂを容器３８ａにを封入した。放電管２４
は冷却装置３８の下側に位置しており、容器３８ａの下
辺に溜まった冷却作用を行う物質（メチルアルコール）
３８ｂを加熱する。放電管２４の温度が上記の最適温度
（６５℃）に達するとメチルアルコールが沸騰し、急激
に上に向かって蒸発する。容器３８ａの上面はリフレク
タ２６に接しており、この面にメチルアルコール蒸気が
接すると凝結する。その結果できるメチルアルコール液
滴は重力で下面に戻る。このようにして、熱サイクルが
形成され、放電管２４からリフレクタ２６へ熱伝導す
る。

【００４４】図１３から図１５に示される下方に位置す
る光源装置１８の冷却装置３８は、ステンレス板で作っ
た容器３８ａと冷却作用を行う物質（メチルアルコー
ル）３８ｂとからなる。下方に位置する光源装置１８の
冷却装置３８は、上方に位置する光源装置１８の冷却装
置３８の構成及び作用とほぼ同様である。しかし、下方
に位置する光源装置１８の冷却装置３８の場合には、リ
フレクタ２６が冷却装置３８の下方に位置するので、容
器３８ａの上壁がリフレクタ２６に接しない。そのた
め、容器３８ａの上壁３８ｃをリフレクタ２６の高さ
（導光板の高さ方向）より大きめに作り、容器３８ａの
上壁３８ｃをリフレクタ２６の側壁に接触させる。

【００４５】図１６は図１２及び図１５の相転移により
冷却作用を行う物質を挿入した容器を含む冷却装置の変
形例を示す断面図である。光源装置１８の冷却装置３８
は、ステンレス板で作った容器３８ａと、冷却作用を行
う物質（メチルアルコール）３８ｂと、ステンレスメッ
シュ３８ｄとからなる。この例では、ステンレスメッシ
ュ３８ｄの働きにより、冷却作用を行う物質（メチルア
ルコール）３８ｂが毛細管現象で蒸発する側に戻るた
め、図１２及び図１５の装置のように上下の光源を別構
造にする必要はない。これは、図１２及び図１５の熱サ
イフォン素子の代わりに、ヒートパイプと同等の構造と
なっている。

【００４６】図１７は本発明の変形例の光源装置を示す
断面図である。この例の光源装置１８は、前の例と同様
に、放電管２４とリフレクタ２６とを含む。各放電管２
４は導熱性パッド（リング）３２Ａで覆われ、アクリル
容器４０が導熱性パッド３２Ａとリフレクタ２６との間
に配置される。容器４０はリフレクタ２６の内部形状及
び導熱性パッド３２Ａの形状に合わせた形状になってい
る。グリセリン４２が容器４０に一杯に入れてある。こ
の容器４０の幅は１０ｍｍである。導熱性パッド３２Ａ
と容器４０とグリセリン４２とからなる導熱部材を設け
ることにより、熱伝導度は従来の２．５倍になり、結果
として光源の最大輝度は従来の１．２倍になった。

【００４７】図１８は本発明の変形例の光源装置を示す
断面図である。図１９は図１８の光源装置の側面図、図
２０は図１８及び図１９のファンの制御を示すブロック
図である。この例の光源装置１８は、前の例と同様に、
放電管２４とリフレクタ２６とを含む。導熱部材３２Ｂ
は放電管２４の半分が埋まるまでの高さにわたって放電
管２４とリフレクタ２６との間に充填された放熱性のコ
ンパウンド又は放熱性のシリコーンからなる。導熱部材
３２Ｂの幅は１０ｍｍである。導熱部材３２Ｂを設けた
位置に、リフレクタ２６裏面から１０ｍｍ離して４０ｍ
ｍの直径のブレードをもつＤＣファン４４を導熱製接着
剤転写テープ３６により取り付けた。

【００４８】図２０において、ファン４４は直流電源４
６に接続される。ファン４４は熱電対４８の出力を受け
る電位差検出回路及びファン制御回路５０により制御さ
れる。ファン４４の回転制御は熱電対４８の出力に応じ
て下表のように温度により制御される。この熱電対４８
の先端は、放電管２４が導熱性コンパウンドに接してい
る位置で、放電管２４の回転方向については重力の作用
で下方向にあたる点で放電管２４の表面に接して設置し
てある。

【００４９】熱電対の温度（℃）ファン回転数（ｒｐｍ）〜４５０４５〜６５３０００６５〜４０００図２１は本発明の変形例の光源装置を示す断面図、図２
２は図２１の光源装置の断面図、図２３は図２１及び図
２２の導熱部材を示す斜視図である。この例の光源装置
１８は、前の例と同様に、放電管２４と、リフレクタ２
６と、導熱部材３２とを含む。リフレクタ２６の背後の
一部にヒートシンクを取り付けている。導熱部材３２は
熱膨張率の大きい導熱ゴムからなる。導熱ゴムにはφ
２．４ｍｍの貫通穴が設けてあり、その穴に放電管２４
を通し、この導熱ゴムが放電管２４の中央にくるように
配置する。導熱部材３２の幅Ｄは１．５ｍｍである。導
熱部材３２のリフレクタ２６に接しない面には、０．５
ｍｍのスモークアクリル板（白色）５２が接着してあ
る。このスモークアクリル板５２が拘束板として働き、
リフレクタ表面に面する方向のみに、導熱ゴムからなる
導熱部材３２が膨張可能になっている（室温下）。放電
管２４が点灯し、導熱部材３２が６０℃まで加熱される
と、導熱部材３２がリフレクタ２６に接触するようにな
る。この結果、６０℃以上で熱伝導率が空気の場合の
２．０倍以上になり、光源の最大輝度は従来の１．１倍
になる。

【００５０】図２４は本発明の変形例の光源装置を示す
断面図、図２５は図２４の光源装置の部分拡大図、図２
６は動作時の図２５の光源装置を示す図である。この例
の光源装置１８は、前の例と同様に、放電管２４と、リ
フレクタ２６と、導熱部材３２とを含む。リフレクタ２
６の背後の一部にヒートシンクを取り付けている。導熱
部材３２は、導熱性パッド（（住友３Ｍ製４４７０Ｃ
Ｖ、熱伝導度２．０Ｗ／ｍ／Ｋ）を用いた。この導熱部
材３２の厚さを１．５ｍｍにして、放電管２４とリフレ
クタ２６との両者に接する高さに整形してある。バイメ
タル５４が導熱部材３２の両側でリフレクタ２６に取付
けられている。放電管２４の温度が所定値よりも低いと
きにはバイメタル５４の変形は小さく、導熱部材３２は
実質的に放電管２４に接触しない。放電管２４の温度が
所定値よりも高くなると、バイメタル５４の変形は大き
くなり、導熱部材３２は実質的に放電管２４に接触し、
放電管２４の一部分を冷却する。

【００５１】図２７は本発明の変形例の光源装置を示す
断面図、図２８は図２７の光源装置の断面図、図２９は
接着剤を垂らした状態のリフレクタを示す図である。こ
の例の光源装置１８は、前の例と同様に、放電管２４
と、リフレクタ２６と、導熱部材３２とを含む。導熱部
材３２は導熱性の接着剤（東レダウコーニングシリコー
ン（株）製ＳＥ４４８６）からなる。図２９に示される
ように０．０３ｍｌの接着剤をリフレクタ２６の内面に
垂らし、幅５．８ｍｍ、高さ０．９ｍｍの接着剤の玉を
作る。放電管２４をリフレクタ２６の内面から０．８ｍ
ｍの距離で接着剤の玉に押しつけた。

【００５２】図３０は本発明の変形例の光源装置を示す
断面図である。図３１は図３０の光源装置の断面図であ
る。この例の光源装置１８は、前の例と同様に、放電管
２４と、リフレクタ２６と、導熱性の接着剤からなる導
熱部材３２とを含む。導熱部材３２の両側部は半透明の
シリコーンゴム（ＧＥ東芝シリコーン製ＴＳＥ２２１−
５Ｕ）５２ａでサンドイッチされる。シリコーンゴム５
２ａは放電管２４を通す穴を有する。一対のシリコーン
ゴム５２ａの穴に放電管２４を通し、一対のシリコーン
ゴム５２ａをある間隔に維持しつつその間に接着剤を
０．０２ｍｌの接着剤を注入する。その結果、導熱部材
３２は放電管２４の表面（円周）のうち１／３を覆い、
且つリフレクタ２６に接合される。この例においては、
従来に比べてリフレクタ２６への放熱が１．８倍になっ
た。放電管２４への電流を１０ｍＡとしたとき、放電管
２４の温度は室温に対して２０℃程度の上昇に抑えるこ
とができた。

【００５３】図３２は本発明の変形例の光源装置を示す
断面図である。この例の光源装置１８は、前の例と同様
に、放電管２４と、リフレクタ２６と、導熱性の接着剤
からなる導熱部材３２とを含む。導熱部材３２は導熱性
ゴム３２Ｃと導熱性接着剤３２Ｄとからなる。導熱性ゴ
ム３２Ｃは厚さ０．５ｍｍのシリコーン系の導熱性ゴム
（（株）日東シンコー製、ＨＴ−５０）を５．５ｍｍ×
５．０ｍｍに切断したものを導熱性接着剤３２Ｄで放電
管２４とリフレクタ２６に接着した。導熱性接着剤３２
Ｄはφ０．５ｍｍの針金の先端に付けて導熱性ゴム３２
Ｃ上に滴下し、導熱性ゴム３２Ｃの全面に延ばした後に
放電管２４とリフレクタ２６に接着した。この結果、従
来の構造に比べてリフレクタへの放熱の効率が１．９倍
になる。放電管２４への電流を１０ｍＡとしたとき、放
電管２４の温度は室温に対して１８℃程度の上昇に抑え
ることができた。

【００５４】図３３は本発明の変形例の光源装置を示す
断面図である。図３４は図３３の光源装置を含む液晶表
示装置を示す略斜視図である。図３５は図３３の光源装
置の外気温とペリチェ素子の電流との関係を示す図、図
３６はペリチェ素子の駆動回路の例を示す図である。こ
の例の光源装置１８は、前の例と同様に、放電管２４
と、リフレクタ２６と、導熱性の接着剤からなる導熱部
材３２とを含む。導熱部材３２は導熱性ゴム３２Ｃと導
熱性接着剤３２Ｄとからなる。

【００５５】リフレクタ２６の底部には５．５ｍｍ×
５．５ｍｍの穴が開けてあり、導熱性ゴム（富士高分子
製サーコンＧＲ−Ｄ、１．０ｍｍ厚さ、熱伝導度１．５
Ｗ／ｍ／Ｋ）からなる導熱部材３２が、一方において放
電管２４に接触され、一方においてリフレクタ２６の穴
に通されている。６．０ｍｍ×６．０ｍｍのペリチェ素
子５６が導熱性ゴムの粘着力によって導熱部材３２の外
面に取付けられている。ペリチェ素子５６及び導熱部材
３２を放電管２４に対して１００ｋＰａの圧力で押しつ
けた状態で、ペリチェ素子５６及び導熱部材３２をリフ
レクタ２６に固定した。さらに、ヒートシンク５８がペ
リチェ素子５６の外側に取付けられる。ペリチェ素子５
６はリフレクタ２６が導熱部材３２と接触または接着し
ている点付近でリフレクタ２６に接触または接着してい
る。

【００５６】ペリチェ素子５６は制御装置５７により制
御され、リード線５６ａによりＤＣ電流が供給される。
図３６においては、制御装置５７はＤＣ電源５７ａと変
換回路５７ｂを含み、熱電対４８の出力が変換回路５７
ｂに供給される。ペリチェ素子５６に対しては、バック
ライトユニット外の気温に対して制御して直流電流を供
給するようにしている。熱電対４８の温度測定端子は液
晶表示装置の筐体内でバックライトユニットり裏面（光
を出さない面）から１０ｍｍ離れた位置に配置してあ
る。外気温２０℃で極性を反転させるようにし、外気温
３５℃以上では１．２ＫＷを供給するように設定してあ
る。ペリチェ素子５６を設けることにより、最大３５℃
放電管２４の温度を下げることができる。なお、この例
では、熱電対４８の温度測定端子を液晶表示装置の筐体
内に配置しているが、放電管２４を取り囲む空気の温度
と気温に相関があるならば、熱電対４８の温度測定端子
をどこに配置してもよい（例えば、液晶表示装置の筐体
外に配置してもよい）。

【００５７】図３７は図３６の制御装置の変形例を示す
図である。図３８は周囲温度と放電管電圧との関係を示
す図である。図３７において、光源装置１８は、前の例
と同様に、放電管２４と、リフレクタ２６と、導熱部材
３２とを含む。ペリチェ素子５６が導熱部材３２の外面
に取付けられ、ヒートシンク５８がペリチェ素子５６の
外側に取付けられる。ペリチェ素子５６は制御装置６０
により制御される。

【００５８】制御装置６０は、放電管２４に電流を供給
する放電管点灯用インバータ６０Ａを含み、インバータ
６０ＡはＤＣ電源回路６０Ｂ及びスイッチ６０Ｃに接続
されている。タイマ６０Ｄはスイッチ６０Ｃに接続され
ている。ペリチェ素子５６は定電圧電源６０Ｅに接続さ
れ、放電管２４の両端電圧（Ａ−Ａ′電圧）を検出する
電圧計６０Ｆが定電圧電源６０Ｅに接続されている。ス
イッチ６０Ｇが電圧計６０Ｆの回路に配置されている。

【００５９】インバータ６０Ａ及びＤＣ電源回路６０Ｂ
は、放電管２４の光量を概ね一定にするために、放電管
２４へ一定の電流を供給するようにしている。放電管２
４の温度と放電管２４の抵抗には負の相関があるため、
放電管２４の電流を一定にしたときには、放電管２４の
電圧は単調に減少していく。放電管２４の電流を１０ｍ
Ａとしたときには、光量が最大となる温度条件下で放電
管２４の電圧は５５０Ｖになる（図３８参照）。

【００６０】そこで、ペリチェ素子５６の制御装置６０
は、放電管２４の電圧を反映させる機構を備え、それに
よって、放電管２４の温度を最適にするようにしてい
る。放電管２４の温度はペリチェ素子５６で制御され
る。電圧計６０Ｆは放電管２４の降下電圧を測定し、タ
イマ６０Ｄは電圧計６０Ｆが電圧を測定するタイミング
を制御する。電圧計６０Ｆの出力は定電圧電源６０Ｅに
送られ、ペリチェ素子５６への電圧に反映させる。タイ
マ６０Ｄは放電管２４を点灯させた後１分間放電管２４
のＨＩ側電極（駆動側電極）と電圧計６０Ｆの端子との
間を切断状態にするようにしている。これにより、点灯
時にかかる初期電圧（＞１０００Ｖ）が電圧計６０Ｆに
かかることを防いでいる。

【００６１】図３９は本発明の変形例の光源装置を示す
断面図である。図４０は図３９の光源装置の断面図であ
る。図４１は図３９及び図４０の光源装置の作用を説明
する図である。この例の光源装置１８は、前の例と同様
に、放電管２４と、リフレクタ２６と、導熱性ゴムから
なる導熱部材３２と、ペリチェ素子５６とを含む。導熱
部材３２は導熱性ゴム３２Ｃと導熱性接着剤３２Ｄとか
らなる。さらに、厚さ０．５ｍｍのベーク板６２が導熱
部材３２の周囲に貼り合わせられている。

【００６２】図４１においては、曲線Ｔ０は導熱部材３
２の温度を示し、曲線Ｔ１は周囲の空気温度を示す。Ｔ
２は曲線Ｔ０と曲線Ｔ１との間の差である。また、位置
Ｐ０は放電管２４の表面、位置Ｐ１はペリチェ素子５６
の放電管２４側の表面、位置Ｐ２はペリチェ素子５６の
排熱側の表面である。ペリチェ素子５６を用いて導熱部
材３２から極端に吸熱した場合には、導熱部材３２を通
じて導熱部材３２の周囲から熱を奪っていた。すなわ
ち、温度Ｔ２の分だけ導熱部材３２の冷却熱をロスして
いた。その内訳を調べたとろ、ペリチェ素子５６から排
熱される熱量１Ｗ（０．３６平方センチメートルあた
り）のうち、０．７Ｗを空気から奪っていた。この例で
は、ベーク板６２を設けることにより、放電管２４以外
の部分から熱を奪いにくくしており、よって大幅に放電
管２４の所定の部分の冷却効率を高くできる。これによ
って、放電管２４の管壁温度を３０℃下げるために、必
要な電力を１．２Ｗから０．７Ｗに下げることができ
た。

【００６３】図４２は本発明の変形例の光源装置を示す
断面図である。図４３は図４２の光源装置の断面図であ
る。図４４は図４２及び図４３のファンの制御回路を示
す図、図４５は図４２から図４３の光源装置の作用を説
明する図である。この例の光源装置１８は、複数本の放
電管２４と、該複数本の放電管２４の全てを覆うリフレ
クタ２６とを含む。放電管２４を冷却するために、ファ
ン６４とダクト６６とが設けられる。リフレクタ２６の
底部の中央には直径０．５ｍｍの穴２６ａが開けられて
いる。

【００６４】冷却風はリフレクタ２６の下側に取り付け
られている軸流ファン（φ４０ｍｍ）６４からダクト６
６及びリフレクタ２６の穴２６ａを通って２本の放電管
２４の互いに向かい合う部分に吹きつけられるようにな
っている。この結果、放電管２４の円周方向について
は、２本の放電管２４の互いに対向する側の一点が最冷
点になり、未蒸発の水銀粒２８を放電管２４のこの部分
に集中させている。この水銀粒２８は光を遮るため、放
電管２４の部分の輝度を下げるが、水銀粒２８が付着し
ている放電管２４の部分から出射する光は向かい合う放
電管２４に入射するため、光量の損失とはならず、水銀
粒を他の部分に付着させた場合と比べて光量の損を実質
的に小さくできる。さらに、ファン６４の回転数は放電
管２４の表面温度により制御される。

【００６５】図４３に示すように熱電対４８を用い、こ
れを放電管２４の表面（リフレクタ２６の底部に対向し
た付近で、長手方向には冷却風を吹きつけている位置か
ら５０ｍｍ離れている）に取付けている。図４４はファ
ン６４を制御するためのＤＣ電源６７と電圧変換回路６
８とを示す。図４５に示されるように、熱電対４８の検
出する温度が６５℃以下の場合には、ファン回転数を０
にし、それ以上の温度では温度により回転数を制御す
る。

【００６６】図４６は本発明の他の実施例の液晶表示装
置のバックライトを示す図である。図４６において、液
晶表示装置のバックライト７０は、導光板７２と、導光
板７２の両側に配置された光源装置７４と、導光板７２
の下側に配置された干渉型ミラー７６と、導光板１６の
上側に配置された直線偏光分離素子７８とを備える。光
源装置７４は上記したように放電管とリフレクタとから
なる。アクリル導光板７２には従来的な散乱層をスクリ
ーン印刷により塗布してある。

【００６７】偏光分離素子７８は、コレステリック液晶
高分子フィルムと、このコレステリック液晶高分子フィ
ルムの両面に広帯域四分の一波長板を貼り合わせた構造
のものである。干渉型ミラー７６は、光吸収のない透明
な複屈折をもつ複数のフィルム層を積層してなる多層構
造のものである。偏光分離素子７８は、導光板１６から
出射する光を受け、透過軸を含む偏波面（振動面）をも
つ第１の直線偏光を透過し、反射軸を含む偏波面をもつ
第２の直線偏光を反射する。干渉型ミラー７６は、偏光
分離素子７８で反射された第２の直線偏光の偏波面を回
転させて主として第１の直線偏光に変換し、変換された
第１の直線偏光が導光板７２を介して再び偏光分離素子
７８に入射し、偏光分離素子７８を透過するようにして
いる。従って、このバックライト７０によれば、光の利
用効率を向上させることができる。

【００６８】図４７は図４６の偏光分離素子７８と干渉
型ミラー７６の関係を示す図である。矢印Ｘは偏光分離
素子７８で反射された第２の直線偏光の振動方向を示
す。実線の直線Ｙは干渉型ミラー７６の進相軸又は遅相
軸の方向を示す。破線の直線Ｚは偏光分離素子７８の導
光板７２側の四分の一波長板の進相軸又は遅相軸の方向
を示す。

【００６９】この例においては、直線Ｙで示される干渉
型ミラー７６の進相軸又は遅相軸の方向は、矢印Ｘで示
される偏光分離素子７８で反射された第２の直線偏光の
振動方向に対して４５度の角度で配置される。直線Ｚで
示される偏光分離素子７８の導光板７２側の四分の一波
長板の進相軸又は遅相軸の方向も、第２の直線偏光の振
動方向に対して４５度の角度で配置される。つまり、干
渉型ミラー７６の進相軸又は遅相軸の方向は、偏光分離
素子７８の導光板７２側の四分の一波長板の進相軸又は
遅相軸の方向と同じである。

【００７０】図４８は本発明の変形例のバックライトの
偏光分離素子７８と干渉型ミラー７６の関係を示す図で
ある。変形例のバックライトは図４６に示されるものと
同様の構成を有する。しかし、この例では、偏光分離素
子７８は、干渉型ミラー７６と同様の干渉型のフィルム
を用いた。干渉型ミラー７６は、光吸収のない透明な材
料で形成された多層構造ものである。

【００７１】図４８においては、直線Ｙで示される干渉
型ミラー７６の進相軸又は遅相軸の方向は、矢印Ｘで示
される偏光分離素子７８で反射された第２の直線偏光の
振動方向に対して４５度の角度で配置される。直線Ｚで
示される偏光分離素子７８の進相軸又は遅相軸の方向
は、第２の直線偏光の振動方向に対して９０度の角度で
配置される。つまり、干渉型ミラー７６の進相軸又は遅
相軸の方向は、偏光分離素子７８の進相軸又は遅相軸の
方向に対して４５度の角度で配置される。

【００７２】図４９は、干渉型ミラー７６の構成を示す
図である。干渉型ミラー７６は、比較的に強い延伸によ
り複屈折を発現させた極く薄いポリエステルフィルム
と、比較的に弱い延伸により複屈折を発現させた極く薄
いポリエステルフィルムとを交互に積層した多層構造フ
ィルムである。Ｆｉ１〜Ｆｉ４はフィルム層を示す。ｄ
ｉ１〜ｄｉ４はフィルム層Ｆｉ１〜Ｆｉ４の厚さを示
す。

【００７３】干渉型ミラー７６の第ｉ番目のフィルム層
Ｆｉ１は、互いに直交する２つの直線偏光ａ、ｂに対し
て所定の波長λａｉが、ｎａｉ×ｄｉ＝ｎａｉ×（Ｎ＋
０．５）の関係を満たし、同じく所定の波長λｂｉが、
ｎｂｉ×ｄｉ＝ｎｂｉ×（Ｎ＋０．５）の関係を満たし
ている。ここで、ｎａｉ、ｎｂｉは互いに直交する２つ
の直線偏光に対する当該フィルム層の屈折率であり、λ
ａｉ≠λｂｉとなっている。

【００７４】さらに、２つの直線偏光ａ、ｂの各々に対
するλａｉ、λｂｉは、近似的に、番号ｉが増加すると
大きくなり、可視光域（波長帯域４００〜７００ｎｍの
光）をカバーするように構成されている（図５０参
照）。例えば、図５０においては、Ｂ色帯域の波長の直
線偏光ａが反射する位置（すなわち、フィルム層）は、
Ｂ色帯域の波長の直線偏光ｂが反射する位置（すなわ
ち、フィルム層）とは異なっている。他の色の帯域の波
長の直線偏光についても同様である。

【００７５】同じ波長λに対する実効的反射フィルム層
が異なることで、同じ波長λの２つの直線偏光ａ、ｂ間
に位相差Δλ≒０．５λが生じる。位相差Δλは、全て
の波長でΔλ＝０．５λであることが好ましいが、所定
の帯域の波長（Ｂ色光帯域の４２０〜５００ｎｍ、Ｇ色
光帯域の４１５〜５９０ｎｍ、Ｒ色光帯域の６００〜６
７０ｎｍ）でΔλ≒０．５λであればよく、所定の帯域
の波長（Ｂ色光帯域の４２０〜５００ｎｍ、Ｇ色光帯域
の４１０〜５９０ｎｍ、Ｒ色光帯域の６００〜６７０ｎ
ｍ）でΔλ又はΔλの平均値が概ね０．２５λから０．
７５λの範囲にあれば、干渉型ミラーフィルム７６で反
射されて偏光分離素子７８に入射する光の大半が偏光分
離素子７８を透過して有効利用される。

【００７６】図５１及び図５２は干渉型ミラー７６の特
性例（１）を示し、できるだけ多くのＢ色反射光とＲ色
反射光が偏光分離素子７８を透過するようにしたもの
で、高輝度を目的とする例である。図５３及び図５４は
干渉型ミラー７６の特性例（２）を示し、三原色光の間
のスペクトルが偏光分離素子７８を透過しにくくしたも
ので、高純度三原色色度（広色再現範囲）を目的とする
例である。

【００７７】図５５及び図５６は干渉型ミラーフィルム
の特性例（３）を示し、干渉型ミラー７６の進相軸（遅
相軸）と、偏光分離素子７８を構成する導光板側の四分
の一波長板の進相軸（遅相軸）との関係において、両者
が同じ向きの場合には、偏光分離素子７８を透過する方
向の偏波面をもつ有効な反射光が多いが、両者が角度４
５度をなすときには有効な反射光は非常に少なくなるこ
とを示すものである。

【００７８】本実施例によれば、偏光分離素子７８を備
えるバックライト７０に対して、従来の散乱反射板を干
渉型ミラー７６に代えることにより、散乱反射板による
散乱性の消滅により、光利用効率を０〜１０パーセント
向上させることができる。あるいは、従来の金属ミラー
を干渉型ミラ７６に代えることにより、金属ミラーによ
る吸収がなくなったことにより、光利用効率を０〜２０
パーセント向上させることができる。さらに、干渉型ミ
ラー７６を構成する複屈折フィルム層の進相軸（遅相
軸）の方向を制御することにより、光利用効率を１０〜
２０パーセント向上させることができる。

【００７９】このように、干渉型ミラー７６は複屈折フ
ィルム材料で形成されており、同一波長の異なる２つの
直線偏光が互いに干渉し又は異なる層で反射されるよう
にして反射型ミラー７６に所定の位相差をつけるととも
に、２つの直線偏光が均等光量となるように干渉型ミラ
ー７６の複屈折層の進相軸又は遅相軸の方向と偏光分離
素子７８で反射される偏光の方向を概ね４５度とした。
この場合、干渉型ミラー７６の複屈折をもつ層の進相軸
又は遅相軸の方向と偏光分離素子７８で反射される偏光
の方向とは、４５度±２２．５度以内（２３〜６７度）
にすれば、当初の目的を達成できる。

【００８０】なお、干渉型ミラー７６は多層構造のフィ
ルム層からなるものであり、干渉型ミラー７６の複屈折
をもつ層の進相軸又は遅相軸の方向が全てのフィルム層
において完全に一定の方向に揃っているとは言えないこ
ともある。しかし、干渉型ミラー７６の複屈折をもつ層
の進相軸又は遅相軸の方向が全てのフィルム層において
（あるいは、ほとんどのフィルム層又は少なくとも２つ
のフィルム層において）概ね揃っている、ということは
できる。従って、干渉型ミラー７６全体としての進相軸
又は遅相軸の方向は、全てのフィルム層の進相軸又は遅
相軸の方向の平均値として定めることができる。

【００８１】詳細に言えば、干渉型ミラー７６の複屈折
をもつ層の進相軸又は遅相軸の方向は、隣接するフィル
ム層間の層面内かつ同方向にある屈折率の差が最大とな
る方向の群、または、複屈折をもつフィルム層の進相軸
又は遅相軸の方向の群の統計的な方向（相関性の強い方
向）ということができる。偏光分離素子７８で反射され
る偏光の方向とは、偏光分離素子７８の反射軸の方向と
言うことができる。

【００８２】干渉型ミラー７６を採用した結果、干渉型
ミラー７６での吸収損失と散乱損失とがないので、所定
の直線偏光の反射率を１００パーセントにでき（透過損
失がなく）、かつ、反射光が偏光分離素子７８を透過し
やすい。図４８に示す構成でも、上記したのと同様な作
用が得られる。上記角度を４５度±２２．５度以内（２
３〜６７度）にすればよいので、実際の延伸フィルムで
も処理が容易である。実際の延伸フィルム（特に二軸延
伸フィルム）では、フィルムロールの幅方向で進相軸
（遅相軸）が湾曲するが、大きくても±２０度の範囲に
納まっているので、多層フィルムを作る場合に大判のま
まフィルム層を重ね、後で裁断しても問題はないと思わ
れる。

【００８３】干渉型ミラー７６のフィルム材料として、
実施例はポリエステルを用いたが、その他の複屈折性を
もつ透明なプラスチックフィルム（例えばポリエチレン
テレフタレートなど）であれば全て使用可能である。こ
れは干渉型偏光分離素子７８についてもそうである。さ
らに、干渉型ミラー７６の変形例において、干渉型ミラ
ー７６は複屈折を有するフィルムの多層構造からなると
きに、あるいは、干渉型ミラー７６は複屈折を有するフ
ィルムと複屈折を有しないフィルムとの多層構造からな
るときに、隣接層間の層面内かつ同方向にある屈折率の
差が最大となる方向の群、または、複屈折層の進相軸又
は遅相軸の方向の群が、統計的に方向性がない（全方位
に概ね均等に分布している、あるいは方向性に相関性が
小さいか無い）構成のものとすることもできる。

【００８４】図５７は本発明の他の実施例のバックライ
トの光源装置１８を示す図である。光源装置１８は、水
銀２８を含む放電管２４と、リフレクタ２６と、放電管
２４とリフレクタ２６との間に配置された導熱部材３２
とからなる。放電管２４は電極２５を有し、蛍光物質３
０が放電管２４を形成するガラス管の内面に塗布されて
いる。導熱部材３２は放電管２４の第１の位置（放電管
２４の導熱部材３２が配置された位置を第１の位置と言
う）を最冷部とする冷却装置であり、放電管２４内の第
１の位置に液体水銀を集め、放電管２４が第１の位置の
温度に基づいた最大の輝度で発光するようにしたもので
ある。この実施例では、製品出荷の前に、特別の工程を
経て、液体水銀２８が放電管の第１の位置に集められて
いる。なお、光源装置１８は、液晶表示装置１０のバッ
クライト１４のハウジング１４Ｈに取り付けられる。

【００８５】図５８は図１から図４５までの例の光源装
置１８において、水銀が最冷部に集中されていない状態
で使用した場合の光源装置１８の特性が変化する現象を
説明する図である。図５８（Ａ）〜（Ｃ）は使用日数の
経過とともに液体水銀２８の位置が変わることを示し、
図５８（Ｄ）は室温と輝度との関係を示す図である。図
５８（Ｄ）においては、曲線Ｘは製造直後に光源装置１
８を使用した場合の室温と輝度との関係を示す図であ
る。曲線Ｘにおいては、室温が２５℃付近のときに輝度
の最大値がＡになり、室温が２５℃よりも上又は下へ変
化したときに輝度は最大値Ａよりも低下する。従って、
この光源装置１８は室温が２５℃付近で使用するのに適
している。

【００８６】しかし、光源装置１８の使用日数が経過す
るにつれて、光源装置１８の特性が変化することが分か
った。曲線Ｙは製造後に５０日間光源装置１８を使用し
た場合の室温と輝度との関係を示す図である。曲線Ｙに
おいては、室温が４０℃付近で輝度が最大になる。曲線
Ｚは製造後に１００日間光源装置１８を使用した場合の
室温と輝度との関係を示す図である。曲線Ｚにおいて
は、室温が５０℃付近で輝度が最大になる。１００日間
経過した後は、光源装置１８の特性の変化は少なく、安
定する。

【００８７】光源装置１８の特性がこのように変化する
と、例えば光源装置１８が常時室温２５℃付近で使用さ
れる場合、日数が経過した場合には最大輝度Ａを実現す
ることができない。つまり、曲線Ｙにおける２５℃付近
での輝度はＢとなり、曲線Ｚにおける２５℃付近での輝
度はＣとなり、光源装置１８の輝度が低下することにな
る。そのため、光源装置１８を出荷する前に、光源装置
１８を点灯させた状態で維持するエージングを行い、光
源装置１８の特性を安定化させることが必要になる。し
かし、長い期間に渡ってエージングを行うと、製造の工
数が増加し、広い場所が必要になり、製造コストが増加
するうえ、光源装置そのものが中古品となり、輝度が低
下する。そこで、そのようなエージングの要らない光源
装置及びバックライトの製造方法が求められた。

【００８８】図５８（Ａ）は製造直後に光源装置１８を
使用する場合を示す図である。図５８（Ｂ）は製造後に
幾らか日数が経過した光源装置１８を使用する場合を示
す図である。図５８（Ｃ）は製造後にさらに日数が経過
した光源装置１８を使用する場合を示す図である。図５
８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、２４Ａ、２４Ｂ、
２４Ｃは放電管２４内の位置を示し、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ
は位置２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃにおける温度を示す。こ
こでは、Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃとする。つまり、導熱部材３
２に対応する放電管２４内の位置２４Ｃの温度Ｔｃが最
も低い。Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃは温度Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃにお
ける水銀の飽和蒸気圧である。Ｐａ＞Ｐｂ＞Ｐｃとす
る。

【００８９】図５８（Ａ）において、光源装置１８の使
用の初期においては、液体水銀２８は放電管２４内に全
体的に分布している。放電管２４の電極に通電すると、
放電が開始され、放電管２４の温度が上昇し、水銀ガス
２８Ｇは放電中で紫外線を発生し、紫外線が蛍光物質に
当たって可視光が発生する。液体水銀２８は水銀ガス２
８Ｇを発生する。下記の式で示すように水銀の飽和蒸気
圧Ｐｈｇは水銀の温度Ｔｈｇが高いほど高い（Ｅ、ｋは
定数）。

【００９０】Ｐｈｇ＝Ｅｅｘｐ（−ｋ／Ｔｈｇ）放電管２４の高温の位置２４Ａにある液体水銀がその温
度Ｔａで決まる水銀の飽和蒸気圧Ｐａに従ってまず蒸発
する。水銀蒸気は圧力平衡になろうとして管内全域が概
ね圧力Ｐａになる。放電管２４から外気までの熱勾配
は、位置２４Ａの温度Ｔａが６５℃であり、室温は２５
℃であるように設計されているとする。すると、最大輝
度は、放電管２４の温度６５℃において、すなわち室温
２５℃において与えられる。このときの光源装置１８の
温度と輝度との関係は、図５８（Ｄ）の曲線Ｘで示され
る。

【００９１】このとき、放電管２４の他の位置２４Ｂ、
２４Ｃにおいては、水銀の飽和蒸気圧はＰｂ、Ｐｃであ
る。このため、位置２４Ａで発生し、管内を拡がってき
た水銀蒸気は位置２４Ｂ、２４Ｃで液化する。この現象
は位置２４Ａにおいて液体水銀がなくなるまで続く。図
５８（Ｂ）において、位置２４Ａにおいて液体水銀がな
くなった後、次に温度の高い位置２４Ｂの液体水銀がそ
の部分の温度Ｔｂに従った水銀の飽和蒸気圧Ｐｂに従っ
て蒸発する。この場合にも、水銀蒸気は圧力平衡になろ
うとして管内全域が概ね圧力Ｐｂになる。このときに温
度Ｔｂが概ね６５℃になるときに最大輝度になる。位置
２４Ａの温度Ｔａが６５℃であり、室温は２５℃である
とした上記熱勾配の条件から見ると、位置２４Ｂの温度
が６５℃になったときには室温は４０℃に相当する。こ
のときの光源装置１８の温度と輝度との関係は、図５８
（Ｄ）の曲線Ｙで示される。

【００９２】このとき、放電管２４の他の位置２４Ｃに
おいては、水銀の飽和蒸気圧はＰｃである。このため、
位置２４Ｂで発生し、管内を拡がってきた水銀蒸気は位
置２４Ｃで液化する。この現象は位置２４Ｂにおいて液
体水銀がなくなるまで続く。Ｐａ＞Ｐｂであるため、位
置２４Ａでは水銀の液化は起きない。図５８（Ｃ）にお
いて、位置２４Ｂにおいて液体水銀がなくなった後、最
も温度の低い位置２４Ｃの液体水銀がその部分の温度Ｔ
ｃに従った水銀の飽和蒸気圧Ｐｃに従って蒸発する。こ
の場合にも、水銀蒸気は圧力平衡になろうとして管内全
域が概ね圧力Ｐｃになる。このときに温度Ｔｃが概ね６
５℃になるときに最大輝度になる。このときの室温は５
０℃に相当する。このときの光源装置１８の温度と輝度
との関係は、図５８（Ｄ）の曲線Ｚで示される。

【００９３】温度の低い位置２４Ｃにおいては、室温の
変化などにより放電管２４内の水銀の蒸気圧が過飽和に
なったら、位置２４Ｃにおいて再液化が起こる。これに
より、位置２４Ｃに位置する液体水銀は移動せず、温度
−輝度特性は安定する。従って、光源装置１８を製品と
して出荷するときに、図５７に示すように、エージング
によらない方法で液体水銀２４を最初から放電管２４内
の導熱部材３２に対応する位置（第１の位置）に集めて
おき、それから導熱部材３２を第１の位置に配置して、
光源装置１８が所望の輝度で使用できるようにするのが
望ましい。

【００９４】図５９は光源装置の製造装置及び製造方法
を示す図である。この段階では、すでに製造されている
放電管２４を使用し、液体水銀が放電管２４の第１の位
置（導熱部材３２に対応する位置）に集められる。リフ
レクタ２６及び導熱部材３２はまだ放電管２４に取り付
けられていない。光源装置１８の製造装置は、ヒータ８
２と冷却用開口部８４とを有する電気炉８０を含む。さ
らに、冷却用ファン８６が冷却用開口部８４に挿入され
たダクト８８に配置されている。冷却用ファン８６は電
気炉８０内の放電管２４の第１の位置に冷却空気を吹き
出す。

【００９５】放電管２４は図１から図３を参照して説明
したものと同様な蛍光ランプと呼ばれる冷陰極管であ
る。例えば、放電管２４は、内径が２．２ｍｍ、外径が
２．８ｍｍ、全長が３８６ｍｍのもの（消費電力３．５
Ｗ）である。放電管２４の内容積は１４６７ｍｍ³ であ
る。放電管２４の内部には水銀２８が２．５ｍｇ封入さ
れ、放電管２４を形成するガラス管の内壁には蛍光物質
３０（図５９では図示せず）が塗布されている。放電管
２４の両端部には電極２５が取り付けられ、放電管２４
内には水銀と希ガスが封入されている。

【００９６】図６０は図５９の光源装置１８の製造装置
の作動を説明する図である。放電管２４を電気炉８０内
に入れ、ヒータ８２に通電して電気炉８０内の温度を上
昇させる。最初は、図５８（Ａ）を参照して説明したよ
うに、液体水銀２８は放電管２４内に全体的に分布して
いる。電気炉８０内の温度が上昇するにつれて、液体水
銀２８は蒸発する。

【００９７】好ましくは、電気炉８０内の温度を３００
℃以上まで上昇させる。放電管２４内の温度が３００℃
以上になると、放電管２４内の水銀の飽和蒸気圧が高く
なり、封入された全ての水銀が蒸発する。好ましくは、
電気炉８０内の温度を３５０℃以上まで上昇させる。実
施例においては、電気炉８０内の温度は４００℃まで上
昇させられる。

【００９８】電気炉８０内の温度を３００℃以上まで上
昇させる理由は下記の通りである。容積が１４６７ｍｍ
³ の放電管２４に２．５ｍｇの水銀が封入されている場
合に、放電管２４内で蒸発できる水銀の量を計算すると
次のようになる。まず、水銀の飽和蒸気圧Ｐ（ｔｏｒ
ｒ）は、Ｐ＝Ｅｅｘｐ（Ａ／Ｔ）である。ここで、Ｔは
温度（Ｋ）、Ｅは定数（＝１．５１×１０⁸ ）、Ａは定
数（＝７４９５）である。パスカルであらわした飽和蒸
気圧はＰ′（Ｐａ）は、Ｐ′（Ｐａ）＝１３３．３２×
Ｐである。

【００９９】この値を気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲ
Ｔ）に挿入し、放電管２４内で蒸発できる水銀の量を計
算すると表１のようになる。Ｒは定数（＝８．３１
４）、ｎ＝Ｎ／２００．６である。２００．６は水銀の
原子量。蒸気水銀量Ｎは、Ｎ＝ＰＶ×２００．６／Ｒ／
Ｔとなる。表１（温度と蒸発できる水銀の量（Ｎ）との関係）温度（℃）温度（Ｋ）Ｐ′（Ｐａ）蒸気水銀量（Ｎ：ｍｇ） 0 273 0.024025 0.0000 50 323 1.684061 0.0002 100 373 37.77732 0.0036 150 423 406.2085 0.034 200 473 2643.547 0.20 250 523 12025.19 0.81 300 573 41993.22 2.6 350 623 119975.8 6.8 400 673 293267.8 15.4 450 723 633499.4 31.0 500 773 1238675 56.7 表１から、温度が３００℃以上であれば、２．５ｍｇの
水銀は全て蒸発できることが分かる。しかし、放電管２
４内に封入される水銀の量はバラツキがあるので、温度
が３５０℃以上であるのが好ましい。バラツキ量が０．
５ｍｇあっても、温度が３５０℃以上であれば、水銀は
全て蒸発できる。

【０１００】図６０に示す実施例においては、最初は冷
却用ファン８６を停止した状態で、放電管２４を加熱
し、放電管２４の温度が概ね３５０℃以上になったとき
に（時点ｔ１）、冷却用ファン８６を駆動して放電管２
４の第１の位置の冷却を開始する。放電管２４の第１の
位置の温度は破線で示すように低下する。時点ｔ１の後
の適当な時点ｔ２において、ヒータ８２の通電を停止
し、電気炉８０内の（第１の位置以外の部分の）温度を
実線で示されるように下降させる。放電管２４の第１の
位置が放電管２４の他の位置よりも温度が低い状態を保
ちながら、電気炉８０の温度を室温まで低下させた。ヒ
ータ８２は時点ｔ２においてオフにしてしまうこともで
きるが、ヒータ８２は時点ｔ２においてオフにされた後
でオンオフを繰り返しながら、電気炉８０内の（第１の
位置以外の部分の）温度を緩やかに下降させることもで
きる。

【０１０１】放電管２４の第１の位置の温度が破線で示
されるように低下するにつれて、この部分の水銀の飽和
蒸気圧が低下し、水銀が第１の位置において液化するよ
うになる。第１の位置は図５８（Ａ）〜（Ｃ）の最冷位
置２４Ｃに対応し、図５８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説
明したのと同様にして、液体水銀２８が放電管２４の第
１の位置に集められる。このようにして、加熱と冷却を
行うことによって、液体水銀２８が最冷位置である放電
管２４の第１の位置に短時間で集められる。

【０１０２】これによって、比較的に短い時間で液体水
銀２８を放電管２４の第１の位置に集めることができ
た。その後で、リフレクタ２６及び導熱部材３２を放電
管２４に取り付けた。導熱部材３２は上記の工程で液体
水銀２８が集められている放電管２４の第１の位置に接
触するように放電管２４とリフレクタ２６の間に配置し
た。

【０１０３】図６１は図５９の光源装置の製造装置の変
形例を示す図である。図６１においては、放電管２４を
製造した後で、インバータを含む電源８５から放電管２
４の電極２５に通電することにより、放電管２４を加熱
するようにしている。放電管２４を製造した後で、放電
管２４の電極２５に通電することにより、放電管２４を
加熱することは、エージングと呼ばれる。しかし、単な
るエージングを行うだけでは、液体水銀を第１の位置
（導熱部材３２に対応する位置）に集めるのに数百時間
以上もかかってしまう。

【０１０４】図６１においては、冷却用ファン８６がダ
クト８８に配置され、放電管２４の第１の位置に冷却空
気を吹き出す。このように、放電管２４の第１の位置を
積極的に冷却しながら、放電管２４のエージングを行う
と、より短い時間で液体水銀２８を放電管２４の第１の
位置に集めることができる。エージングは、リフレクタ
２６及び導熱部材３２を放電管２４に取り付けた状態で
行うことができる。よって、ダクト８８の先端部の位置
と、導熱部材３２の位置とを容易に一致させることがで
きる。

【０１０５】図６２は放電管２４の温度を一定にして放
電管２４の第１の位置の温度を変えたときの水銀集中完
了時間を示す図である。水銀集中完了時間は、ほとんど
の液体水銀を放電管２４の第１の位置（導熱部材３２に
対応する位置）に集めるのに要する時間である。エージ
ングにより、放電管２４（の第１の位置以外の部分）の
温度は約８０℃になる。そこで、冷却用ファン８６から
の冷却空気を受ける放電管２４の第１の位置の温度は８
０℃よりも低くなる。放電管２４の第１の位置の温度が
低いほど、水銀の飽和蒸気圧は低くなり、水銀の液化量
は多くなり、水銀集中完了時間を短縮することができ
る。また、放電管２４（の第１の位置以外の部分）の温
度が高いほど、水銀の飽和蒸気圧は高くなり、液体水銀
の蒸発量は多くなり、気体水銀の量が多いほど第１の位
置における水銀の液化量は多くなり、水銀集中完了時間
を短縮することができる。

【０１０６】図６３は図５９の光源装置の製造装置の変
形例を示す図である。図６３においては、ヒータ８２が
放電管２４を加熱できるようになっている。さらに、電
源８５から放電管２４の電極２５に通電することによ
り、放電管２４を加熱するようにしている。放電管２４
をヒータ８２によって加熱しながら、エージングを行
う。さらに、冷却用ファン８６がダクト８８に配置さ
れ、放電管２４の第１の位置に冷却空気を吹き出す。こ
のように、放電管２４を積極的に加熱し且つ放電管２４
の第１の位置を積極的に冷却しながら、放電管２４のエ
ージングを行うと、より短い時間で液体水銀２８を放電
管２４の第１の位置に集めることができる。エージング
は、リフレクタ２６及び導熱部材３２を放電管２４に取
り付けた状態で行うことができる。よって、ダクト８８
の先端部の位置と、導熱部材３２の位置とを容易に一致
させることができる。

【０１０７】図６４は放電管２４の第１の位置の温度を
一定にして放電管２４（の第１の位置以外の部分）の温
度を変えたときの水銀集中完了時間を示す図である。エ
ージングにより、放電管２４の第１の位置の温度は約６
０℃とする。放電管２４の第１の位置以外の部分の温度
は容易に１００℃以上になる。放電管２４の第１の位置
以外の部分の温度が１００℃の場合に、水銀集中完了時
間は４０時間に短縮することができる。放電管２４の第
１の位置の温度を約２０℃とし、放電管２４の第１の位
置以外の部分の温度を１００℃とすると、水銀集中完了
時間は約１０時間に短縮することができる。

【０１０８】図６５は図５９の光源装置の製造装置の変
形例を示す図である。図６５においては、ミラー９０が
放電管２４を覆って設けられている。ミラー９０はエー
ジングされる放電管２４の放射光を放電管２４に向かっ
て反射させる。それによって、放電管２４は単にエージ
ングされる場合よりもさらに加熱される。冷却用ファン
８６がダクト８８に配置され、放電管２４の第１の位置
に冷却空気を吹き出す。このようにして、より短い時間
で液体水銀２８を放電管２４の第１の位置に集めること
ができる。なお、ミラー９０の代わりに断熱剤で放電管
２４を囲むこともできる。

【０１０９】図６６は図５９の光源装置の製造装置の変
形例を示す図である。図６６においては、金属板（例え
ばアルミ板）８３が隙間８３Ａを開けて放電管２４を囲
み、ヒータ８２が金属板８３を介して放電管２４を加熱
するようになっている。隙間８３Ａは放電管２４の第１
の位置を大気に開放し、ヒータ８２によって加熱される
放電管２４を第１の位置において冷却するようになって
いる。ヒータ８２は金属板８３と同様に分割して配置さ
れ、分割されたヒータ８２の各部分が電圧調整器８２Ｘ
によって制御されるようになっている。

【０１１０】図６７は図５９の光源装置の製造装置の変
形例を示す図である。図６７においては、放電管２４は
ヒータ８２を有する電気炉８０内に入れられ、電源８５
から放電管２４の電極２５に通電してエージングを行
い、そして、冷却用ファン８６がダクト８８に配置さ
れ、放電管２４の第１の位置に冷却空気を吹き出すよう
になっている。

【０１１１】図６８は図５９の光源装置の製造装置の変
形例を示す図である。図６８においては、光源装置の製
造装置は、ヒータ８２と冷却用開口部８４とを有する電
気炉８０を含む。さらに、ヒートシンク９４Ａ付き冷却
金具９４が、冷却用開口部８４に出没自在に配置され
る。ファン９５がヒートシンク９４Ａを介して冷却金具
９４を冷却する。冷却金具９４は水銀集中時に放電管２
４に接触して、放電管２４の第１の位置を冷却する。図
５９の冷却用ファン８６の代わりに、ヒートシンク９４
Ａ付き冷却金具９４を用いることによって、放電管２４
の第１の位置に形成される液体水銀集中部の範囲を小さ
くすることができる。液体水銀集中部の範囲を小さくす
ることにより、使用時の液体水銀集中部による光の散
乱、吸収が抑えられ、光の利用効率が向上する。

【０１１２】図６９は図６８の冷却金具９４の例を示す
図である。図７０は図６９の冷却金具９４を使用したと
きの放電管２４の第１の位置に形成される液体水銀集中
部の範囲２８Ｃを示す。図６９（Ａ）は冷却金具９４の
平坦な表面が放電管２４の表面に接触する例を示す。図
７０（Ａ）は図６９（Ａ）の冷却金具９４を使用した場
合の液体水銀集中部の範囲２８Ｃを示す。

【０１１３】図６９（Ｂ）は冷却金具９４の円弧状凹面
が放電管２４の表面に接触する例を示す。図７０（Ｂ）
は図６９（Ｂ）の冷却金具９４を使用した場合の液体水
銀集中部の範囲２８Ｃを示す。図７０（Ｂ）において
は、液体水銀集中部の範囲２８Ｃは、放電管２４の周方
向に広げることができ、放電管２４の軸方向に短縮する
ことができる。図６９（Ｃ）は冷却金具９４の円弧状凹
面が放電管２４の表面に接触し、且つ円弧状凹面を有す
る補助金具９４Ｂが放電管２４の反対側の表面に接触す
る例を示す。補助金具９４Ｂは脱着可能になっている。
図７０（Ｃ）は図６９（Ｃ）の冷却金具９４を使用した
場合の液体水銀集中部の範囲２８Ｃを示す。図７０
（Ｃ）においては、液体水銀集中部の範囲２８Ｃは、放
電管２４の周方向にさらに広げることができ、放電管２
４の軸方向にさらに短縮することができる。

【０１１４】図７１は図５９の光源装置の製造装置の変
形例を示す図である。図７１の例は、図５９の光源装置
の製造装置にさらに回転機構９６を設けたものである。
回転機構９６は２つのサポートローラ及び１つの駆動ロ
ーラからなる。図７１（Ａ）は縦断面図、図７１（Ｂ）
は横断面図である。放電管２４は図７１（Ｂ）で示され
るように回転される。こうすることにより、液体水銀を
円周方向に分布させることができる。これにより、図７
０（Ｃ）で説明したように、液体水銀集中部の範囲２８
Ｃを放電管２４の軸方向にさらに短縮することができ
る。

【０１１５】図７２は液体水銀の集中位置及び導熱部材
３２の位置を放電管２４の概ね中央部に配置した例を示
している。電極２５はタングステンやニッケルで作られ
る。従来、放電管２４は点灯中水銀蒸気又は希ガスの一
部がイオン化され、電極２５間の電界により加速されな
がら電極２５に衝突する。その結果、電極２５がスパッ
タされ、電極原子が放電管２４内に飛び出す。この電極
原子は活性化されており、不安定であるため、比較的に
直ぐに、放電管２４の内壁に付着し、安定化する。この
電極原子が放電管２４の内壁で安定化するときに周囲の
液体水銀と化合し、水銀アマルガムになり、水銀が消費
される原因となっていた。放電管２４の寿命はこの水銀
消費量で決まる。封入された多くの水銀がアマルガム化
して発光に寄与できなくなったときに、放電管２４の水
銀発光はなくなり、希ガス、特にアルゴンの発光が主に
なり、放電管２４の発光色が変化して寿命がきたと判断
されていた。

【０１１６】図７２に示される構成にすることにより、
電極２５の近くには液体水銀がないので、電極２５がス
パッタされてもアマルガム化されることがなく、放電管
２４の寿命を長くすることができる。液体水銀の集中位
置及び導熱部材３２の位置は放電管２４の概ね中央部に
配置しなくても、電極２５からある程度離れた位置に設
ければ、同様の効果が得られる。

【０１１７】さて、液体水銀を第１の位置に集め且つ導
熱部材３２を第１の位置に配置した放電管２４では、消
灯時に発光に寄与していた水銀蒸気が消灯に伴う管温度
の低下に従い、管壁で液化する。この水銀が次の点灯時
に蒸発して水銀発光に寄与する。ところが、点灯時の環
境温度が非常に低い場合、先に昇温する電極付近の水銀
が少いため、管内の蒸気圧がなかなか上昇せず、長い時
間放電管２４の電極近傍で赤みがかかったアルゴン発光
が見られることがある。また、ユーザーが調光スイッチ
を使用し、暗い輝度の状態で放電管２４を消灯し、その
後再点灯した場合（小さい管電流で点灯した場合）、管
温度の上昇が遅く、放電管２４の電極近傍で赤みがかか
ったアルゴン発光が見られることがある。

【０１１８】図７３は放電管の点灯時間と発光の色度
（ｘ値）との関係を示す図である。曲線Ｈは放電管２４
に最大管電流（例えば１４ｍＡ）をかけた場合を示し、
曲線Ｉは放電管２４に最大管電流の１／２をかけた場合
を示し、曲線Ｊは放電管２４に最大管電流の１／１０を
かけた場合を示す。放電管２４に電流を流すと、最初に
赤みがかかったアルゴン発光が生じ、その後水銀発光
（白色）となる。曲線Ｈでは約５秒間アルゴン発光が生
じ、曲線Ｉでは約３０秒間アルゴン発光が生じ、曲線Ｊ
では約６０秒間アルゴン発光が生じた。これは放電管２
４の管壁に付着した水銀及び水銀集中部の水銀が蒸発
し、気体水銀が電極２５の近くまで移動する時間であ
る。この結果より、管電流が大きいほど、アルゴン発光
の時間を短くすることができることが分かる。

【０１１９】図７４は放電管２４の点灯時間と輝度との
関係を示す図である。曲線Ｋは典型的な電流で放電管２
４を点灯させたときの点灯時間と輝度との関係を示し、
曲線Ｌは点灯の初期に最大の管電流を流し、その後で典
型的な電流で放電管２４を点灯させたときの点灯時間と
輝度との関係を示す。曲線Ｌで示されるように、点灯の
初期に最大の管電流を流し、その後（最低５秒後）で典
型的な電流で放電管２４を点灯させると、アルゴン発光
の時間を短縮でき、且つその後でユーザーの希望する輝
度の管電流にすることができる。曲線Ｋにおいては、点
灯初期には暗く、３０秒程度かけて徐々に明るくなる。
これは、管温度が室温から徐々に上昇し、水銀の発光効
率が上昇するためである。曲線Ｌに示されるように点灯
の初期に管電流を増加しても、明るすぎることにはなら
ない。管温度が上昇する時間の短縮にもなるため、点灯
初期の暗い時間を短縮できる。

【０１２０】図７５は光源装置の変形例を示す図であ
る。この例では、放電管２４は、液体水銀が第１の位置
に集められたものであり、導熱部材３２が液体水銀を集
められた第１の位置に配置されている。さらに、ヒータ
ー９２が第１の位置以外の部分に配置されている。ヒー
ター９２は放電管２４の点灯の初期に放電管２４を加熱
するようになっている。それによって、放電管２４の点
灯初期の管温度の上昇を促し、水銀蒸発を促して、アル
ゴン発光を防止する。

【０１２１】このようにして、高輝度の光源装置を得る
ことができる。さらに、光利用効率の高い高輝度のバッ
クライトを得ることができる。図７６は図５７から図７
５の実施例の放電管の一部を拡大して示す図である。放
電管２４は、液体水銀を第１の位置に集められたもので
あり、導熱部材３２が液体水銀を集められた第１の位置
に配置されている（図７６では導熱部材３２は示されて
いない）。放電管２４のガラス管２４Ｇの内壁には蛍光
物質３０が塗布されている。

【０１２２】第１の位置に集められた液体水銀２８の粒
は２８Ｐで示されている。液体水銀の粒２８Ｐは複数の
微小な水銀粒であり、液体水銀の粒２８Ｐの大きさ（直
径）Ａは０．２ｍｍ以下の大きさであるのが好ましい。
あるいは、液体水銀の粒２８Ｐは蛍光物質３０に染み込
んでいるのが好ましい。図７６において左側に位置する
液体水銀の粒２８Ｐは蛍光物質３０の上に載っており、
図７６において右側に位置する液体水銀の粒２８Ｐは蛍
光物質３０に染み込んでいる。

【０１２３】図７７は衝撃試験を行った場合の図３と同
様の光源装置を示す図である。液体水銀２８は導熱部材
３２と対応する第１の位置に集められているが、衝撃試
験を行うと、液体水銀が２８′で示されるように第１の
位置から移動することがある。衝撃試験は、光源装置を
液晶表示装置のバックライトとして用い、バックライト
ユニットに３０Ｇ程度の衝撃を加えて実施した。

【０１２４】図７８は衝撃試験を行う前と衝撃試験を行
った後の室温と放電管２４の輝度との関係を示す図であ
る。曲線Ｍは衝撃試験を行う前の室温と放電管２４の輝
度との関係を示し、曲線Ｎは衝撃試験を行った後の室温
と放電管２４の輝度との関係を示す。曲線Ｍにおいては
室温３０℃付近で放電管２４の輝度が最大になるように
なっていたのに対し、曲線Ｎにおいては室温２０℃付近
で放電管２４の輝度が最大になる。このように、衝撃試
験を行ったところ、放電管２４の発光特性が変化するこ
とがある。放電管２４の発光特性がこのように変化する
原因の一つは、図７７に示されるように、液体水銀が２
８′で示されるように第１の位置から移動するためであ
ると思われる。

【０１２５】放電管２４には通常１〜５ｍｇ（実施例に
おいては２．５ｍｇ）の水銀が封入されている。液体水
銀２８が放電管２４内の第１の位置に集められている
と、液体水銀は表面張力により直径０．３ｍｍ以上の球
状又は半球状の１個又は複数の粒になる。液体水銀の粒
は大きさに応じた重量をもっているので、衝撃試験を行
うと図７７を参照して説明したように、液体水銀は大き
い粒ほど第１の位置から移動しやすい。

【０１２６】図７６において、蛍光物質３０は直径数μ
ｍ〜１０数μｍの蛍光体粒からなり、蛍光体粒は厚さ２
０μｍ〜５０μｍで放電管２４のガラス管２４Ｇの内壁
に粗く付着している。付着した蛍光体層では、蛍光体粒
と蛍光体粒との間に数μｍ〜１０数μｍの隙間が空くと
ともに、蛍光体層の表面に０．１ｍｍ程度の凹凸ができ
ている。

【０１２７】そこで、液体水銀の粒２８Ｐの大きさ（直
径）Ａが０．２ｍｍ以下であり、あるいは液体水銀の粒
２８Ｐが蛍光物質３０染み込んでいると、放電管２４に
衝撃を与えても、液体水銀の粒２８Ｐが移動しにくくな
る。つまり、液体水銀の粒２８Ｐが蛍光体層の表面の凹
凸の大きさと同じ位に小さいと、液体水銀の粒２８Ｐと
蛍光物質３０との間の接触面積が大きくなり、水銀分子
と蛍光体分子との分子間力が摩擦として働き、衝撃を加
えられても摩擦が勝り、液体水銀の粒２８Ｐは移動しな
い。また、液体水銀の粒２８Ｐが蛍光物質３０の隙間に
染み込んでいると、液体水銀の粒２８Ｐに衝撃が加えら
れても蛍光物質３０が邪魔になり、液体水銀の粒２８Ｐ
は移動しない。従って、光源装置に衝撃が加えられて
も、光源装置の発光特性は変化しない。

【０１２８】図７９は衝撃試験を行う前と５０Ｇでの衝
撃試験を行った後の液体水銀の粒２８Ｐの移動率を調査
した結果を示す図である。横軸は液体水銀の粒２８Ｐの
直径であり、縦軸は移動率である。衝撃試験を行う前の
液体水銀の粒２８Ｐの数をＮ１とし、衝撃試験を行った
後に移動しなかった液体水銀の粒２８Ｐの数をＮ２とし
たときに、移動率＝（Ｎ１−Ｎ２）／Ｎ１とした。液体
水銀の粒２８Ｐの数は、蛍光体があるため、透過光によ
る顕微鏡観察により確認した。液体水銀の粒２８Ｐの数
は、Ｘ線観察でも確認することができる。

【０１２９】図７９において、直径が０．８ｍｍ以上の
液体水銀の粒２８Ｐの場合には、５０Ｇの衝撃でほとん
ど移動してしまう。直径が０．２ｍｍ以下の液体水銀の
粒２８Ｐの場合には、５０Ｇの衝撃でほとんど移動しな
いことが分かった。同様に、Ｘ線観察で、蛍光物質３０
に染み込んでいる液体水銀の粒２８Ｐは５０Ｇの衝撃で
ほとんど移動しないことが分かった。従って、液体水銀
の粒２８Ｐの移動に基づく光源装置の発光特性の変化は
ない。

【０１３０】図８０は放電管２４内の蛍光物質３０に染
み込んでいる液体水銀の粒２８Ｐの形成を説明する図で
ある。図８０において、放電管２４のガラス管２５Ｇの
内壁に付着している蛍光物質３０の内面の温度をＴ１、
放電管２４のガラス管２５Ｇの内面と接触している蛍光
物質３０の外面の温度をＴ２、放電管２４のガラス管２
５Ｇの外面の温度をＴ３とする。

【０１３１】図８０において左側に位置する液体水銀の
粒２８Ｐは図５９の光源装置の製造装置（点灯エージン
グなし）で形成されたものであり、図８０において右側
に位置する液体水銀の粒２８Ｐは図６７の光源装置の製
造装置（点灯エージングあり）で形成されたものであ
る。点灯エージングなしで放電管２４の第１の位置を冷
却した場合、放電管２４のガラス管２５Ｇの外面が最も
冷却されるため、Ｔ３＜Ｔ１、Ｔ２となる。蛍光体の厚
さが２０μｍしかないため、Ｔ１とＴ２との間にはほと
んど差がない。このため、ガラス管２５Ｇの水銀蒸気は
Ｔ１とＴ２の温度を感じて同じ確率で液化する。このた
め、液化水銀の種が２８Ｓ１で示されるように蛍光物質
３０の内面近くに形成される。

【０１３２】点灯エージングありで放電管２４の第１の
位置を冷却した場合、放電管２４の内部に陽光柱９８と
呼ばれる放電が発生し、この陽光柱９８から熱と光が温
度Ｔ１の蛍光物質３０の内面に供給される。このため、
Ｔ２＜Ｔ１、Ｔ２＜Ｔ３の関係になり、放電管２４のガ
ラス管２５Ｇの内面と蛍光物質３０の外面との接触部の
温度Ｔ２が最低になる。放電管２４内の水銀蒸気は最も
温度の低い位置で液化するため、液化水銀の種が２８Ｓ
２で示されるように蛍光物質３０の外面近くに形成され
る。水銀の液化は液化水銀の種２８Ｓ２から蛍光物質３
０の内面方向に拡がっていき、液化水銀の粒２８Ｐは放
電管２４内の蛍光物質３０に染み込んだ状態で第１の位
置に集められる。放電管２４内の蛍光物質３０に染み込
んだ液化水銀の粒２８Ｐはその後衝撃を与えても移動し
にくく、光源装置の発光特性が変化することがない。

【０１３３】図８１は本発明の実施例によるバックライ
トを示す図である。バックライトは、放電管２４と、放
電管２４を冷却する導熱部材（冷却構造）３２とを有す
る。放電管２４は、蛍光物質３０（図８１では不図示）
と、２個の電極２５と、水銀とから構成される。液体水
銀２８は放電管２４の中央部分（第１の位置）に集めら
れ、導熱部材３２は放電管２４の中央部分（第１の位
置）に配置されている。使用時には、液体水銀２８が気
化して水銀蒸気となり、水銀蒸気が放射する紫外線を蛍
光体によって可視光に変換する。

【０１３４】図８２は従来のバックライトの温度特性及
び液体水銀の分布を示す図である。液晶表示装置のバッ
クライトの温度（Ｔｅ）及び液体水銀の量（Ｈｇ）はと
もに放電管２４の両端部において高い。図８３は図８１
のバックライトの温度特性及び液体水銀の量を示す図で
ある。放電管２４の温度（Ｔｅ）は放電管２４の中央部
分（第１の位置）において最も低く、中央部分（第１の
位置）の両側ではほぼ一定となり、放電管２４の両端部
において高くなっている。液体水銀２８の量（Ｈｇ）は
放電管２４の中央部分（第１の位置）に局所的にほとん
ど集中している。

【０１３５】図８４は他の例のバックライトの温度分布
の液体水銀の量を示す図である。放電管２４の温度（Ｔ
ｅ）の低い部分が放電管２４の比較的広い領域にある液
体水銀２８の量（Ｈｇ）は図８３のものほど集中されて
はいないが、電極２５を除く領域に全体的に概ね全て集
中されている。点灯時には、一部の液体水銀２８は蒸発
するが、他の一部の液体水銀２８はそのまま残留し、液
体水銀２８の位置する部位は導熱部材３２の作用で相対
的に低い温度に維持される。

【０１３６】図８１のバックライトにおいては、放電管
２４のガラス管の内径をＤとし、２個の電極２５の先端
の間の距離をＬとする。望ましくは、液体水銀２８の存
在領域は、各電極２５の先端から２０Ｄ以上離れている
中央領域、あるいは各電極２５の先端から０．２５Ｌ以
上離れている中央領域にする。第１の位置は、図８３に
示されるように上記領域内の局所的な部分であり、ある
いは図８４に示されるように上記領域内の全体的な部分
である。なお、電極２５のスパッタ物の影響をさけるた
めには、液体水銀２８は、電極２５の先端から５Ｄ以上
離れた領域、より望ましくは１０Ｄ以上離れた領域にあ
るのがよい。

【０１３７】液体水銀２８の直径は、上記したように、
０．２ｍｍ以下にするのが望ましい。振動５０Ｇで液体
水銀２８を不動にするためには、液体水銀２８の直径
は、０．１ｍｍ以下にするのが望ましい。あるいは、液
体水銀２８の直径は、０．１５Ｄ以下、好ましくは０．
１Ｄ以下にする。放電管２４は水銀とともに希ガスを含
む。本発明の一実施例においては、希ガスはアルゴンを
含まない。

【０１３８】一般に、放電管２４にはバッファーガスと
してのアルゴンと適量の水銀が封入されている。冷陰極
２５はニッケル、ステンレス、あるいはニオブ等の金属
の板状、棒状、あるいは筒状（スリーブ）の構造をして
いる。バッファーガスとしてＮｅ−Ａｒが使用される。
ガス圧が高いと、始動電圧が高くなる。Ａｒ／Ｎｅ比が
高いと、始動電圧が下がる。

【０１３９】放電管２４の両端の電極２５間に高電圧を
印加すると、放電管２４内に残存する電子が陽極に引か
れて高速で移動する間にアルゴンと衝突する。衝突電離
で増殖した陽イオンが陰極に衝突し、陰極から二次電子
をたたき出して放電が開始される。放電により流れる電
子は水銀原子と衝突し，励起した水銀が紫外線を放射
し、この紫外線が蛍光物質３０を励起し、蛍光物質特有
の可視光を発光する。

【０１４０】電子と衝突したアルゴンは、次に水銀原子
と衝突し、水銀原子を電離してそれが放電に寄与する。
アルゴンの電離電圧は１５．７５ｅＶであり、アルゴン
の励起電圧は１１．５ｅＶであり、水銀の電離電圧は１
０．４ｅＶである。アルゴンは１１．５ｅＶで励起でき
るので、電離電圧１５．７５ｅＶからみればそれだけ低
い始動電圧になる。これをペニング効果という。周囲温
度が低くなると、水銀蒸気圧が下がるので、始動電圧が
高くなる。

【０１４１】アルゴンは、このように、始動電圧を低下
させる目的で混入されている。しかし、アルゴンが混入
されていると、アルゴンによる電子エネルギーの熱変
化、水銀が発光する紫外線をアルゴンが吸収して熱変換
する等、低効率、低発光量の問題を生じさせる。従っ
て、放電管２４がアルゴンを含まないようにすれば、こ
れらの問題点を解決できる。この場合、始動電圧を高く
し、始動後に電圧を所定値にする。

【０１４２】さらに、一実施例においは、電極２５は、
カーボンナノチューブからなる。カーボンナノチューブ
は、ダイヤモンド、グラファイトと異なる炭素の第三の
同素体であり、金属又は半導体としての性質を示す。電
極２５として使用されたカーボンナノチューブは、始動
電圧を低く抑制できるだけでなく、融点が高いために、
スパッタされにくい。そのため、カーボンナノチューブ
を電極２５として使用すると、アルゴンを含まなくて
も、放電を容易に始動することができる。スパッタ物に
トラップされる水銀の量も少なくなる。また、スパッタ
物がガラス管に付着して点灯中の赤熱から放電管割れも
発生しない。従って、カーボンナノチューブからなる電
極２５を有する放電管２４は、特性劣化がなく、寿命を
長くすることができる。

【０１４３】後述するエコロジーとも関係して、ランプ
１本の寿命を延ばすことは重要である。方策としては、
構成材料によって分けられる。蛍光体は、水銀や紫外線
による劣化を極力抑えられる材料の開発が必要である。
また、電極材料は、耐スパッタ性の高い材料にすること
で、黒化や、水銀の消耗を減少させることが必要であ
る。

【０１４４】エコロジーは冷陰極蛍光ランプである放電
管２４の使用中と使用後との両者で問題になる。放電管
２４の使用中は省電力と寿命が問題である。放電管２４
の使用後は、構成材料の環境への影響が重要である。特
に水銀の回収は、ランプの交換を容易にでき、機器ない
しランプの回収を完全に行うことができれば、比較的容
易となろう。（予め、分解しやすい機器構成にしておく
ことも重要である。）カーボンナノチューブは、炭素の
みからなるため、環境にやさしい材料である。

【０１４５】放電管２４に接触して放電管２４の第１の
位置を冷却する導熱部材３２は、サーモクロミック材
料、又はサーモクロミック材料を含有する透明材料から
なる。水銀の発光を利用するタイプの放電管において
は、温度が上がりすぎても下がりすぎても効率低下、発
光量低下となる特性がある。すなわち、機械的仕様に依
存する最適な水銀蒸気圧がある。水銀蒸気圧は管の内壁
に付着する液体水銀の温度で決まるため、室温や管電流
などの環境変化にかかわらず、常に最大効率で最大発光
を維持するには、液体水銀を所定の一定温度に維持する
必要がある。

【０１４６】サーモクロミック材料からなる導熱部材３
２は、熱を伝導させて逃がすヒートパイプとしての機能
と、サーモクロミック材料による光を吸収して発熱する
発熱体としての機能を合わせもっている。ここで使用す
るサーモクロミック材料は可逆性の材料であり、所定の
温度よりも低い温度では光の吸収が多く、所定の温度よ
りも高い温度では光の吸収が少なくなるものである。

【０１４７】放電管２４の点灯直後は、管の温度が低い
ため、ヒートパイプは光吸収が多く、光を吸収して発熱
し、急速に放電管２４を温め、従って、放電管２４の内
側に付着している液体水銀を加熱して、急速に水銀を蒸
発させ、水銀の蒸気圧を高くする。水銀の蒸気圧が高く
なると、ますます発光量が増大するので、サーモクロミ
ック材料の光吸収熱は大きくなり、温度は急激に高くな
る。

【０１４８】サーモクロミック材料は所定の温度を越え
ると光吸収が少なくなるため、ヒートパイプとしての機
能だけが発現して、放電管２４から例えばリフレクタ２
６とその外側のハウジング部材に熱を逃がすために温度
が下がることになる。このようにして、放電管２４の第
１の位置の温度はサーモクロミック材料の転移温度に保
つことができる。

【０１４９】サーモクロミック材料は、例えばカプセル
化されたインクとして、ＣＴＩ社からダイナカラーサー
モクロミックインクとして販売されている。ここでは転
移点５０℃のものを使用したが、液体水銀の位置からさ
らに離すことで、転移点が低いものを使用でき、液体水
銀の位置にさらに近づければ、転移点が高いものを使用
することもできる。

【０１５０】図８５は本発明の光源装置の他の実施例を
示す図である。この例の光源装置１８は、水銀を含み且
つ液体水銀が第１の位置に集められた放電管と、放電管
の第１の位置を冷却する冷却装置とからなる。この冷却
装置は、放電管に印加される電圧（又は電流、電圧）、
光源装置のいずれかの位置の温度、又は放電管の発光量
に応じて、冷却能力が変化する冷却能力可変機構を含
む。

【０１５１】図８５においては、冷却装置は、放電管２
４に接触する第１の導熱部材３２Ｂと、リフレクタに接
触する第２の導熱部材３２Ｃと、第２の導熱部材３２Ｃ
と接触可能な可動の第３の導熱部材３２Ｄと、第１の導
熱部材３２Ｂに固定され且つ第３の導熱部材３２Ｄを支
持している第４の導熱部材３２Ｅとからなる。第１、第
２、第３の導熱部材３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄはシリコー
ン樹脂に導熱性フィラーを分散させた導熱シートからな
る。第３及び第４の導熱部材３２Ｄ、３２Ｅはバイメタ
ルからなり、放電管２４の温度の変化に応じて変形して
第３の導熱部材３２Ｄを第２の導熱部材３２Ｃに接触さ
せ又は第３の導熱部材３２Ｄと第２の導熱部材３２Ｃと
の間の間隔を制御する。

【０１５２】第４の導熱部材３２Ｅを形成するバイメタ
ルの部分は半円形状に形成され、一端が第１の導熱部材
３２Ｂに埋め込まれ、固定されている。第３の導熱部材
３２Ｄを形成するバイメタルの部分は平板状に形成され
る。バイメタルは板厚０．１ｍｍ、半円部分の曲率半径
が２．０ｍｍ、直線部分の長さが６．０ｍｍである。放
電管２４に接触する第１の導熱部材３２Ｂの温度が５５
℃のときに、第３の導熱部材３２Ｄが破線で示すように
第２の導熱部材３２Ｃに接触する。

【０１５３】光源装置１８が液晶モニタのバックライト
として使用される場合、環境温度の変化（例えば５℃〜
４０℃）があり、モニタの調光（放電管の電力の変化）
があり、放電管２４の温度は大きく変化する場合があ
る。放電管２４の温度が変化すると、放電管２４の輝度
が変化する。放電管２４の電流を５０％に低下させたと
きには、第１の導熱部材３２Ｂの温度が３５℃になり、
バイメタルが変形して、第３の導熱部材３２Ｄが実線で
示すように第２の導熱部材３２Ｃから１ｍｍ離れる。こ
の形状変化によって、電流変化に伴う管温度変化１５℃
を相殺することができ、発光効率最大の管温度に維持す
ることができる。また、この間の温度でも、バイメタル
と導熱シートとの間隔を管温度に対してほぼ直線的に変
化させることができることから、管温度をほぼ一定に維
持することができる。

【０１５４】図８６は第２の導熱部材３２Ｃと第３の導
熱部材３２Ｄとの間の間隔と管温度との関係を示す図で
ある。図８６は管温度が４５℃のときを基準とし、同じ
条件で間隔を変えたときの管温度を示す。間隔がマイナ
スの値をとるのは、第２の導熱部材３２Ｃと第３の導熱
部材３２Ｄとが圧力をかけて接触することを示す。間隔
は１ｍｍ以上でも、管温度を制御することができる。

【０１５５】図８７は図８５の光学装置の変形例を示す
図である。この例では、導熱シートからなる第１の導熱
部材３２Ｆが放電管２４に接触又は放電管２４から離れ
るように配置され、バイメタルからなる第２の導熱部材
３２Ｇがその一端に第１の導熱部材３２Ｆを支持してい
る。第２の導熱部材３２Ｇの他端はリフレクタ２６に溶
接されている。バイメタルは長さ１２５ｍｍ、幅６ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍのＮｉ−Ｃｕ系のバイメタルであ
り、第１の導熱部材３２Ｆはバイメタルの低膨張率側の
表面に貼り合わせてある。第１の導熱部材３２Ｆは長さ
１５ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのものである。

【０１５６】バイメタルは、リフレクタ２６内の雰囲気
温度が４５℃のときに第１の導熱部材３２Ｆが放電管２
４に接触するようになっている。このとき、第１の導熱
部材３２Ｆは、放電管２４の有効長の中点と第１の導熱
部材３２Ｆの中心とが誤差１ｍｍ以内で一致するように
位置合わせしてある。リフレクタ２６内の雰囲気温度
（リフレクタ２６から１ｍｍ離れた位置での値）と放電
管２４の表面温度（ただし、周囲に２ｍｍ以上の空気層
がある場合）の間に下記の表２の関係があることが分か
った。

【０１５７】表２（雰囲気温度と管表面温度との関係）管表面温度９０℃ ７０℃ ６０℃ 雰囲気温度５５℃ ４５℃ ３８℃ 表２から雰囲気温度と管表面温度との間に相関関係があ
ることが分かった。放電管２４とリフレクタ２６との間
の間隔が２ｍｍとすると、バイメタルが感じる雰囲気温
度の平均的な値は、放電管２４から１ｍｍの位置での温
度になる。そのため、管温度が７０℃を越える範囲で
は、第１の導熱部材３２Ｆが放電管２４に圧着されるよ
うになり、熱伝導度をます。また、管温度が６０℃以下
になると、第１の導熱部材３２Ｆは放電管２４から０．
５ｍｍ以上離れることになり、放電管２４の温度が極端
に低下することがなくなる。

【０１５８】図８８は図８５の光学装置の変形例を示す
図である。この例では、シリコーン樹脂成形品からなる
導熱部材３２Ｈがリフレクタ２４のコーナー部に配置さ
れ、放電管２４及びリフレクタ２４に接触している。導
熱部材３２Ｈは凹所３２Ｉを有し、ニクロム線３２Ｊが
凹所３２Ｉに配置され、接着剤３２Ｋで放電管２４に取
り付けられている。ニクロム線３２Ｊは直径０．３ｍｍ
であり、放電管２４の有効長の中点を中心にして長さ１
１ｍｍを有する。

【０１５９】図９０に示されるように、放電管２４に接
触したニクロム線３２Ｊの一端は直流電源３２Ｌに接続
され、他端がグランド電位にされているリフレクタ２４
に接続される。インバータ回路２４Ｉは１本の放電管２
４当たり１４ｍＡ（７Ｗ）の電流を供給し、デューティ
比で光量を調節する。調光は０〜３Ｖの直流電圧の信号
電圧を受けて行っている。直流電源３２Ｌは、信号電圧
と管電流のデューティ比の関係を考慮にいれた上で、イ
ンバータ回路２４Ｉへの信号電圧に応じて、ニクロム線
３２Ｊへ電力を供給する。

【０１６０】図８９は管電流のデューティ比とニクロム
線３２Ｊへの供給電力との関係を示している。この例で
は、導熱部材３２Ｈとニクロム線３２Ｊとが放電管２４
の冷却装置を構成する。導熱部材３２Ｈは放電管２４を
冷却し、ニクロム線３２Ｊは放電管２４を加熱すること
によって導熱部材３２Ｈの冷却能力を補正する。このよ
うにして、放電管２４とニクロム線３２Ｊによって発生
する単位長さ当たりの熱量がほぼ一定になり、よって光
源装置の環境温度に対する放電管２４の第１の位置の温
度をほぼ一定にすることができる。

【０１６１】さらに、図１８から図２０に示す構成、図
３４から図３６に示す構成、及び図３７に示す構成、又
はそれらと類似する構成が、水銀を含み且つ液体水銀が
第１の位置に集められた放電管と、該放電管の第１の位
置を冷却する冷却装置とからなる光源装置の冷却能力可
変機構を含む冷却装置として、使用可能である。図９１
は図８５の光学装置の変形例を示す図である。この例で
は、導熱部材３２が放電管２４に取り付けられ、ペルチ
ェ素子５６が導熱部材３２に取り付けられている。導熱
部材３２の存在する範囲から長手方向で３０ｍｍ程度離
れたリフレクタ２６の位置に、黒色のシリコーンシート
１００を貼りつける。シリコーンシート１００は、大き
さ０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、熱伝導度
０．１５Ｗ／Ｋ／ｍを有する。熱電対４８の接点部分が
シリコーンシート１００に埋め込まれる。熱電対４８は
シリコーンシート１００の熱吸収量に従って温度上昇し
ていく。つまり、放電管２４に大電力を加えたときに高
温になる。このようにして、発光量をモニタしてペルチ
ェ素子５６を制御する。

【０１６２】図９２は本発明の他の実施例による表示装
置を示す図である。図１の表示装置１０と同様に、この
表示装置１０は、液晶パネル１２と、バックライト１４
とを含む。バックライト１４は、導光板１６と、導光板
１６の両側に配置された光源装置１８と、導光板１６の
下側に配置された散乱反射板２０と、導光板１６の上側
に配置された散乱板２２とを含む。各光源装置１８は、
２つの放電管２４と、リフレクタ２６とからなる。この
光源装置１８は、水銀を含み且つ液体水銀２８が第１の
位置に集められた放電管２４と、放電管２４の第１の位
置を冷却することができ且つ冷却能力が可変の冷却装置
とからなる。

【０１６３】図９３は図９２の表示装置１０の光源装置
１８を示す斜視図である。図９４は図９３の光源装置の
横断面図である。図９５は図９４の矢印Ｑから見た図９
４の矢印Ｑから見た放電管及び冷却装置の側面図であ
る。液体水銀２８は放電管２４内の第１の位置に集めら
れている。冷却装置の一部である接着剤を含む導熱部材
３２Ｍが２本の放電管２４にわたって延び、それぞれの
放電管２４の第１の位置に取り付けられている。冷却装
置の一部であるバイメタル３２Ｎの一端が導熱部材３２
Ｍに取り付けられている。図９４及び図９５において
は、バイメタル３２Ｎの他端はリフレクタ２６から離れ
ている。

【０１６４】図９６はバイメタル３２Ｎが延びた状態の
図９４と同様の光源装置１８の側面断面図である。図９
７は図９６の矢印Ｑから見た光源装置１８の側面図であ
る。図９６及び図９７においては、バイメタル３２Ｎの
他端はリフレクタ２６に接触している。従って、放電管
２４の第１の位置は、導熱部材３２Ｍとバイメタル３２
Ｎからなる冷却装置によって冷却される。このようにし
て、放電管２４へ供給される電流を変え、且つ冷却装置
の冷却能力を変えることにより、表示装置１０の表示画
面の輝度を大きく変えることができる。

【０１６５】図９２から図９７の表示装置の作用につい
て説明する。図９８は従来の表示装置の管電流と輝度と
の関係を示す図である。放電管２４へ供給する管電流を
増加すると輝度は上昇するが、その上昇の程度は小さ
い。例えば、通常７ｍＡの電流を流して表示装置１０を
使用している場合に、特に表示の輝度を上げたいことが
あり、１４ｍＡの電流を流したとする。しかしながら、
電流を７ｍＡから１４ｍＡへ変えたほどには、輝度は期
待したほど上がらない。

【０１６６】図９９は液体水銀２８が放電管２４内の第
１の位置に集められ、冷却装置が放電管２４の第１の位
置を冷却する場合の第１の位置（冷却部）の温度と輝度
との関係を示す図である。このような特徴をもった光源
装置１８の作用については前の実施例で詳細に説明した
通りである。図９９においては、放電管２４の第１の位
置が約７０℃に維持されるときに、最大の輝度が得られ
る。

【０１６７】そこで、７ｍＡの電流を流して表示装置１
０を使用する場合には、図９４及び図９５に示されるよ
うに、バイメタル３２Ｎの他端はリフレクタ２６から離
れ、導熱部材３２Ｍとバイメタル３２Ｎとからなる冷却
装置は放電管２４を実質的に冷却しないようにしてお
く。この状態で表示装置１０を通常に使用できるように
しておく。

【０１６８】特に表示の輝度を上げたい場合には、１４
ｍＡの電流を流す。すると放電管２４の温度が上昇する
ので、図９６及び図９７に示されるように、バイメタル
３２Ｎが変形し、バイメタル３２Ｎの他端はリフレクタ
２６に接触する。導熱部材３２Ｍとバイメタル３２Ｎと
からなる冷却装置は放電管２４の第１の位置を冷却し、
放電管２４の第１の位置の温度が図９９において約７０
℃になるようにする。すると、放電管２４の他の部位で
は温度が上昇しても、放電管２４は最大輝度で発光する
ようになり、輝度が大きく上昇する。

【０１６９】導熱部材３２Ｍは例えば東レダウ社製ＳＥ
４４８６（熱伝導度１．６Ｗ／Ｋｍ）を用いた。バイメ
タル３２Ｎは、高膨張材として、Ｎｉ−Ｃｕ、Ｃｕ−Ｚ
ｎ、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｍｏ
−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｕなどの複合材料を使用でき
る。ＪＩＳでは電気用バイメタル板をわん曲係数や体積
抵抗率により分類しているが、今回わん曲係数の大きい
ＴＭ２の種類を用いた。平板型のバイメタルのわん曲係
数は、Ｋ＝Ｄｔ−ΔＴｌ² で表される。ここで、Ｋはわ
ん曲係数、Ｄは変位量、ｔは板厚、ΔＴは温度差、ｌは
作動長である。

【０１７０】Ｋ＝１４×１０^-6／℃、ｔ＝０．５ｍｍ、
ｌ＝２０ｍｍのものを使用すると、室温２０℃から７５
℃へ温度上昇したときの変位量Ｄ＝０．６２ｍｍとな
る。室温２０℃において、放電管２４に７ｍＡの電流を
流すと、管温度は７０℃付近まで上昇するが、７５℃以
下であるので、バイメタル３２Ｎの他端はリフレクタ２
６とは離れたままである。放電管２４に１４ｍＡの電流
を流すと、管温度は７５℃以上へ上昇し、バイメタル３
２Ｎの他端はリフレクタ２６に接触する。

【０１７１】図１００から図１０２は表示装置の光源装
置の冷却装置として形状記憶合金を使用した例を示す図
である。冷却装置の一部である接着剤を含む導熱部材３
２Ｍが放電管２４の第１の位置に取り付けられ、冷却装
置の一部である形状記憶合金３２Ｏの一端が導熱部材３
２Ｍに取り付けられている。形状記憶合金３２Ｏの他端
はリフレクタ２６に接触又は離れるようになっている。
図１０１は形状記憶合金３２Ｏがリフレクタ２６と離れ
ている状態を示す図である。図１０２の形状記憶合金３
２Ｏがリフレクタ２６と接触している状態を示す図であ
る。

【０１７２】図１０３から図１０４は表示装置の光源装
置の冷却装置として形状記憶合金を使用した例を示す図
である。冷却装置の一部である接着剤を含む導熱部材３
２Ｍが放電管２４の第１の位置に取り付けられ、冷却装
置の一部である形状記憶合金３２Ｏの一端が導熱部材３
２Ｍに取り付けられている。形状記憶合金３２Ｏの他端
はリフレクタ２６に接触又は離れるようになっている。
図１０１は形状記憶合金３２Ｏがリフレクタ２６と離れ
ている状態を示す図である。図１０２は形状記憶合金３
２Ｏがリフレクタ２６と接触している状態を示す図であ
る。

【０１７３】形状記憶合金３２ＯはＮｉ−Ｔｉの合金
で、直径０．２５ｍｍ、長さ３０ｍｍの直線形状に記憶
をもたせてある。さらに、ばね３２Ｐが形状記憶合金３
２Ｏを曲がった形状になるように引っ張っている。形状
記憶合金３２Ｏは７５℃以下ではマルテンサイト相で弾
性係数は小さいので、ばね３２Ｐに引っ張られてリフレ
クタ２６とは接触しない。しかし、１４ｍＡの電流を放
電管２４に流して、放電管２４の温度が７５℃以上にな
ると、形状記憶合金３２Ｏは相転移して弾性係数が大き
くなり、形状記憶された直線形状になるので、放電管２
４の第１の位置の温度を下げ、効率よく輝度を向上させ
ることができる。

【０１７４】図１０３から図１０５は表示装置の光源装
置の冷却装置として形状記憶合金と樹脂を使用した例を
示す図である。冷却装置の一部である接着剤を含む導熱
部材３２Ｍが放電管２４の第１の位置に取り付けられ、
冷却装置の一部である形状記憶合金３２Ｒを包囲した導
熱性のシリコーン樹脂のチューブ３２Ｑの一端が導熱部
材３２Ｍに取り付けられている。樹脂のチューブ３２Ｑ
の他端はリフレクタ２６に接触又は離れるようになって
いる。図１０４は樹脂のチューブ３２Ｑがリフレクタ２
６と離れている状態を示す図である。図１０５は樹脂の
チューブ３２Ｑがリフレクタ２６と接触している状態を
示す図である。図１００から図１０２のように形状記憶
合金３２Ｏのみを使用する場合と異なり、形状記憶合金
３２Ｒを包囲した樹脂のチューブ３２Ｑを用いると、リ
フレクタ２６との接触面積が大きくなるので、接触の際
の熱移動も大きくなる。樹脂の材料は、形状記憶合金３
２Ｏの相転移によりチューブの形が変わり、熱伝導のよ
いものであれば、シリコーンに限定されない。

【０１７５】図１０６は形状記憶合金３２Ｒを包囲した
樹脂のチューブ３２Ｑの例を示す図である。図１０６
（Ａ）はＵ形状の２つの形状記憶合金３２Ｒを用いてい
る。図１０６（Ｂ）はＣリング形状の４つの形状記憶合
金３２Ｒを用いている。図１０６（Ｃ）はＵ形状の１つ
の形状記憶合金３２Ｒを用いている。図１０６（Ｄ）は
コイル形状の形状記憶合金３２Ｒを用いている。

【０１７６】図１０７は表示装置の光源装置の冷却装置
としてばね及び磁石を使用した例を示す図である。導熱
部材３２Ｍが放電管２４の第１の位置に取り付けられ、
先端に磁性体３２Ｔを取り付けたばね３２Ｓが導熱部材
３２Ｍに取り付けられている。電磁石３２Ｕがリフレク
タ２６の磁性体３２Ｔと対向する位置に設けられる。図
１０８は、放電管２４に電流７ｍＡが流され、磁性体３
２Ｔが電磁石３２Ｕから離れている状態を示す図であ
る。図１０９は、放電管２４に電流１４ｍＡが流され、
磁性体３２Ｔが電磁石３２Ｕに吸着されて接触している
状態を示す図である。電流１４ｍＡのときの放電管２４
の温度が電流７ｍＡのときの放電管２４の温度と同じに
なるように、ばね３２Ｓの幅や接触面積を調節する。

【０１７７】図１１０は表示装置の光源装置の冷却装置
として金属棒を含むボール部材を使用した例を示す図で
ある。導熱部材３２Ｍが放電管２４の第１の位置に取り
付けられている。金属棒３２Ｘを含むボール部材３２Ｗ
が導熱部材３２Ｍとリフレクタ２６との間に配置され
る。金属棒３２Ｘの側面は絶縁され、金属棒３２Ｘの端
面は磁性体となっている。導熱部材３２Ｍの表面には円
弧断面の凹部が形成され、ボール部材３２Ｗは導熱部材
３２Ｍの凹部に配置されて、自由に回転することはでき
るが、導熱部材３２Ｍの凹部から飛び出すことはないよ
うになっている。さらに、電磁石３２Ｕがリフレクタ２
６のボール部材３２Ｗと対向する位置に設けられる。

【０１７８】図１１１は、放電管２４に電流７ｍＡが流
され、ボール部材３２Ｗは金属棒３２Ｘの端面が電磁石
３２Ｕとは外れた位置にある状態を示す図である。この
とき、導熱部材３２Ｍはリフレクタ２６に対して熱的に
分離されている。図１１２は、放電管２４に電流１４ｍ
Ａが流され、ボール部材３２Ｗは金属棒３２Ｘの端面が
電磁石３２Ｕに吸着されて接触している状態を示す図で
ある。このとき、導熱部材３２Ｍはリフレクタ２６に対
して熱的に接触されている。

【０１７９】図１１４は表示装置の光源装置の冷却装置
として相転移材を使用した例を示す図である。導熱部材
３２Ｍが放電管２４の第１の位置に取り付けられてい
る。複数のカプセル３２Ｚを含む容器３２Ｙが導熱部材
３２Ｍとリフレクタ２６との間に配置される。カプセル
３２Ｚはガラスカプセル又はアクリルカプセルであり、
沸点８０℃の液体（３Ｍ社製フロリナートＦＣ−８４）
３２ＺＬがカプセル３２Ｚの中に少量封入されている。

【０１８０】図１１４は放電管２４に電流７ｍＡが流さ
れ、放電管２４の温度が低いので液体３２ＺＬは各カプ
セル３２Ｚ内の低い位置に位置している状態を示す図で
ある。このとき、カプセル３２Ｚ集合体の熱伝導度は低
く、導熱部材３２Ｍはリフレクタ２６に対して熱的に分
離されている。図１１５は放電管２４に電流１４ｍＡが
流され、放電管２４の温度が高くなるので８０℃の温度
がカプセル３２Ｚに伝わると液体３２ＺＬは気体３２Ｚ
Ｇになり、気体３２ＺＧは各カプセル３２Ｚ内で拡がっ
ている状態を示す図である。このとき、カプセル３２Ｚ
集合体の熱伝導度は高く（約４００倍）なり、導熱部材
３２Ｍはリフレクタ２６に対して熱的に接触されてい
る。

【０１８１】このように、ある場合には放電管２４にあ
る電流を流しながら表示装置１０を使用し、特に輝度を
上げたい場合には放電管２４に高い電流を流して冷却装
置を作動させ、最大の輝度で表示装置１０を使用するこ
とができる。例えば、暗い室で表示装置を使用する場合
と明るい室で表示装置を使用する場合とでは、輝度を切
り換える。また、個人で表示装置を使用する場合と多人
数で表示装置を使用する場合とでは、輝度を切り換え
る。また、パソコンのディスプレイとして表示装置を使
用する場合とモニタで表示装置を使用する場合とでは、
輝度を切り換える。また、平均輝度の低い画像を見る場
合と平均輝度の高い画像を見る場合とでは、輝度を切り
換える。輝度を切り換えは自動的に又はマニュアルで実
施することができる。明るい画像はバックライト出力を
上げて、暗い画像はバックライト出力を下げて表示すれ
ば、よりダイナミックな画像を楽しむことができる。ま
た、出力の高い状態で表示装置を使い続けると放電管の
劣化が速くなるが、しゅつりっくを変化させて使用する
ことにより、放電管の寿命を長く維持することができ
る。

【０１８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高輝度の光源装置を得ることができる。さらに、本発明
によれば、光利用効率の高い、高輝度のバックライトを
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバックライトを含む液晶表示装置を示
す略図である。

【図２】図１のバックライトの断面図である。

【図３】本発明の原理を説明するための光源装置を示す
略断面図である。

【図４】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図５】導熱部材を通る図４の光源装置の断面図であ
る。

【図６】図４及び図５のリフレクタを示す背面図であ
る。

【図７】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図８】導熱部材を通る図７の光源装置の断面図であ
る。

【図９】図７及び図８のリフレクタを示す斜視図であ
る。

【図１０】本発明の変形例の光源装置を含むバックライ
トを示す平面図である。

【図１１】図１０の上方の放電管を通る光源装置の断面
図である。

【図１２】図１１の相転移により冷却作用を行う物質を
挿入した容器を含む冷却装置を示す図である。

【図１３】図１０の下方の放電管を通る光源装置の平面
図である。

【図１４】図１３の上方の放電管を通る光源装置の断面
図である。

【図１５】図１４の相転移により冷却作用を行う物質を
挿入した容器を含む冷却装置を示す断面図である。

【図１６】図１２及び図１５の相転移により冷却作用を
行う物質を挿入した容器を含む冷却装置の変形例を示す
図である。

【図１７】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図１８】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図１９】図１８の光源装置の側面図である。

【図２０】図１８及び図１９のファンの制御を示すブロ
ック図である。

【図２１】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図２２】図２１の光源装置の断面図である。

【図２３】図２１及び図２２の導熱部材を示す斜視図図
である。

【図２４】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図２５】図２４の光源装置の部分拡大図である。

【図２６】動作時の図２５の光源装置を示す図である。

【図２７】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図２８】図２７の光源装置の断面図である。

【図２９】接着剤を垂らした状態の図２７及び図２８の
リフレクタを示す図である。

【図３０】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図３１】図３０の光源装置の断面図である。

【図３２】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図３３】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図３４】図３３の光源装置を含む液晶表示装置を示す
略斜視図である。

【図３５】図３３の光源装置の外気温とペリチェ素子の
電流との関係を示す図である。

【図３６】ペリチェ素子の駆動回路の例を示す図であ
る。

【図３７】図３６の制御装置の変形例を示す図である。

【図３８】周囲温度と放電管電圧との関係を示す図であ
る。

【図３９】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図４０】図３９の光源装置の断面図である。

【図４１】図３９及び図４０の光源装置の作用を説明す
る図である。

【図４２】本発明の変形例の光源装置を示す断面図であ
る。

【図４３】図４２の光源装置の断面図である。

【図４４】図４２及び図４３のファンの制御回路を示す
図である。

【図４５】図４２から図４３の光源装置の作用を説明す
る図である。

【図４６】本発明の他の実施例の液晶表示装置のバック
ライトを示す図である。

【図４７】図４６の直線偏光分離素子と干渉型ミラーの
関係を示す図である。

【図４８】本発明の変形例のバックライトの直線偏光分
離素子と干渉型ミラーの関係を示す図である。

【図４９】干渉型ミラーの構成を示す図である。

【図５０】干渉型ミラーの作用を説明する図である。

【図５１】干渉型ミラーの特性例１を説明するための波
長と位相差との関係を示す図である。

【図５２】干渉型ミラーの特性例１を説明するための波
長と光量比率の関係を示す図である。

【図５３】干渉型ミラーの特性例２を説明するための波
長と位相差との関係を示す図である。

【図５４】干渉型ミラーの特性例２を説明するための波
長と光量比率の関係を示す図である。

【図５５】干渉型ミラーの特性例３を説明するための波
長と位相差との関係を示す図である。

【図５６】干渉型ミラーの特性例３を説明するための波
長と光量比率の関係を示す図である。

【図５７】本発明の他の実施例のバックライトの光源装
置を示す図である。

【図５８】光源装置の特性が変化する現象を説明する図
である。

【図５９】光源装置の製造装置及び製造方法を示す図で
ある。

【図６０】図５９の光源装置の製造装置の作動を説明す
る図である。

【図６１】図５９の光源装置の製造装置の変形例を示す
図である。

【図６２】放電管の温度を一定にして放電管の第１の位
置の温度を変えたときの水銀集中完了時間を示す図であ
る。

【図６３】図５９の光源装置の製造装置の変形例を示す
図である。

【図６４】放電管の第１の位置の温度を一定にして放電
管の温度を変えたときの水銀集中完了時間を示す図であ
る。

【図６５】図５９の光源装置の製造装置の変形例を示す
図である。

【図６６】図５９の光源装置の製造装置の変形例を示す
図である。

【図６７】図５９の光源装置の製造装置の変形例を示す
図である。

【図６８】図５９の光源装置の製造装置の変形例を示す
図である。

【図６９】図６８の冷却金具の例を示す図である。

【図７０】図６９の冷却金具を使用したときの放電管の
第１の位置に形成される液体水銀集中部の範囲を示す図
である。

【図７１】図５９の光源装置の製造装置の変形例を示す
図である。

【図７２】液体水銀の集中位置及び導熱部材の位置を放
電管の概ね中央部に配置した例を示す図である。

【図７３】放電管の点灯時間と発光の色度との関係を示
す図である。

【図７４】放電管の点灯時間と輝度との関係を示す図で
ある。

【図７５】光源装置の変形例を示す図である。

【図７６】図５７から図７５の放電管の一部を拡大して
示す図である。

【図７７】衝撃試験を行った場合の図３と同様の光源装
置を示す図である。

【図７８】衝撃試験を行う前と衝撃試験を行った後の室
温と放電管の輝度との関係を示す図である。

【図７９】衝撃試験を行う前と衝撃試験を行った後の液
体水銀の粒の移動率を調査した結果を示す図である。

【図８０】放電管内の蛍光物質に染み込んでいる液体水
銀の粒の形成を説明する図である。

【図８１】本発明の他の実施例によるバックライトを示
す図である。

【図８２】従来のバックライトの温度特性及び液体水銀
の分布を示す図である。

【図８３】図８１のバックライトの温度分布及び液体水
銀の量を示す図である。

【図８４】図８１の変形例のバックライトの温度分布及
び液体水銀の量を示す図である。

【図８５】本発明のバックライトの他の実施例を示す図
である。

【図８６】第２の導熱部材と第３の導熱部材との間の間
隔と管温度との関係を示す図である。

【図８７】図８５の光学装置の変形例を示す図である。

【図８８】図８５の光学装置の変形例を示す図である。

【図８９】図８８の光源装置において管電流のデューテ
ィ比とニクロム線への供給電力との関係を示す図であ
る。

【図９０】図８８の光源装置のニクロム線への電力供給
を示すブロック図である。

【図９１】図８５の光学装置の変形例を示す図である。

【図９２】本発明の他の実施例による表示装置を示す図
である。

【図９３】図９２の表示装置の光源装置を示す斜視図で
ある。

【図９４】図９３の光源装置の横断面図である。

【図９５】図９４の矢印Ｑから見た放電管及び冷却装置
の側面図である。

【図９６】バイメタルが延びた状態の図９４と同様の光
源装置の横断面図である。

【図９７】図９６の矢印Ｑから見た放電管及び冷却装置
の側面図である。

【図９８】従来の表示装置の管電流と輝度との関係を示
す図である。

【図９９】放電管の第１の位置の温度と輝度との関係を
示す図である。

【図１００】表示装置の光源装置の冷却装置として形状
記憶合金を使用した例を示す図である。

【図１０１】図１００の形状記憶合金がリフレクタと離
れている状態を示す図である。

【図１０２】図１００の形状記憶合金がリフレクタと接
触している状態を示す図である。

【図１０３】表示装置の光源装置の冷却装置として形状
記憶合金と樹脂を使用した例を示す図である。

【図１０４】図１０３の樹脂がリフレクタと離れている
状態を示す図である。

【図１０５】図１０３の樹脂がリフレクタと接触してい
る状態を示す図である。

【図１０６】形状記憶合金を包囲した樹脂のチューブの
例を示す図である。

【図１０７】表示装置の光源装置の冷却装置としてばね
及び磁石を使用した例を示す図である。

【図１０８】図１０７の磁性体が電磁石から離れている
状態を示す図である。

【図１０９】図１０７の磁性体が電磁石に吸着されて接
触している状態を示す図である。

【図１１０】表示装置の光源装置の冷却装置として金属
棒を含むボール部材を使用した例を示す図である。

【図１１１】図１１０のボール部材は金属棒の端面が電
磁石とは外れた位置にある状態を示す図である。

【図１１２】図１１０のボール部材は金属棒の端面が電
磁石に吸着されて接触している状態を示す図である。

【図１１３】表示装置の光源装置の冷却装置として相転
移材を使用した例を示す図である。

【図１１４】図１１３の液体は各カプセル内の低い位置
に位置している状態を示す図である。

【図１１５】図１１３の液体は気体になり、気体は各カ
プセル内で拡がっている状態を示す図である。

【符号の説明】

１６…導光板２４…放電管２６…リフレクタ３２…導熱部材７２…導光板７６…干渉型ミラー７８…直線偏光分離素子８０…電気炉８２…ヒータ８６…ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０４Ｇ０９Ｆ 9/00 ３０４Ｂ３３６３３６Ｊ３３７３３７ＺＨ０１Ｊ 9/38 Ｈ０１Ｊ 9/38 Ｂ 61/52 61/52 Ｌ // Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆ２１Ｙ 103:00 (72)発明者後藤猛神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者林啓二神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者菅原真理神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者鈴木敏弘神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 2H091 FA10Z FA14Z FA23Z FA42Z FD22 LA16 3K014 LA04 LB02 MA03 MA05 MA08 5C012 NN10 5C039 AA03 5G435 AA03 AA12 BB12 BB15 EE27 FF08 GG24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電管と、該放電管から放射された光を
反射させるリフレクタと、該放電管の一部分に接触し且
つ該リフレクタに取付けられている導熱部材とを備え、
該放電管の一部分が該導熱部材によって局所的に冷却さ
れるようにしたことを特徴とするバックライト。
【請求項２】該導熱部材は該放電管及び該リフレクタ
の少なくとも一方に接着している、または水素結合より
強い結合状態にあることを特徴とする請求項１に記載の
バックライト。
【請求項３】前記導熱部材が非金属であることを特徴
とする請求項１に記載のバックライト。
【請求項４】前記導熱部材が導熱性樹脂、導熱性ゴム
及び接着剤の少なくとも一つからなることを特徴とする
請求項１に記載のバックライト。
【請求項５】放熱部材が前記導熱部材及び前記リフレ
クタの少なくとも一方に接触して設けられることを特徴
とする請求項１に記載のバックライト。
【請求項６】相転移により冷却作用を行う物質を挿入
した容器が前記導熱部材に接触して設けられることを特
徴とする請求項１に記載のバックライト。
【請求項７】電気的に制御可能な冷却部材が前記導熱
部材及び前記リフレクタの少なくとも一方に接触して設
けられることを特徴とする請求項１に記載のバックライ
ト。
【請求項８】複数本の放電管と、該複数本の放電管を
覆い且つ該複数本の放電管から放射された光を反射させ
るリフレクタと、該複数本の放電管の間で該放電管の間
の一部に空気を送風する送風手段とを備えたことを特徴
とするバックライト。
【請求項９】光源装置と、該光源装置からの光を受け
る導光板と、該導光板の一方の側に配置された偏光分離
素子と、該導光板の他方の側に配置された干渉型ミラー
とを備え、該偏光分離素子が、透過軸を含む偏波面をもつ第１の直
線偏光を透過し、反射軸を含む偏波面をもつ第２の直線
偏光を反射する素子であり、該干渉型ミラーが、複屈折性をもつ複数の層を含む多層
構造の干渉型ミラーであり、隣接する層間の層面内かつ
同方向にある屈折率の差が最大となる方向、または複屈
折性をもつ層の進相軸又は遅相軸の方向が少なくとも２
つ以上の層において概ね揃っており、該偏光分離素子の反射軸の方向と、該干渉型ミラーの隣
接する層間の層面内の同方向にある屈折率の差が最大と
なる方向とが形成する角度が、または、該偏光分離素子
の反射軸の方向と、該干渉型ミラーの複屈折をもつ層の
進相軸又は遅相軸の方向とがなす角度が、２３度から６
７度の角度範囲にあることを特徴とするバックライト。
【請求項１０】水銀を含み且つ放電時の気体水銀量を
除くほとんど全ての液体水銀が放電管の端部から離れた
第１の位置に集められた放電管と、該放電管の第１の位
置を冷却する冷却装置とを備えるバックライト。
【請求項１１】該放電管から放射された光を反射させ
るリフレクタと、該放電管から放射された光及び該リフ
レクタから反射された光を受ける導光板とをさらに備え
ることを特徴とする請求項１０に記載のバックライト。
【請求項１２】該放電管の両端部には電極があり、該
放電管の内径をＤ、該放電管の両端部の電極間の距離を
Ｌとするとき、該第１の位置は、該放電管の各端部の電
極の先端から１０Ｄあるいは０．２５Ｌ以上離れた領域
内にあることを特徴とする請求項１０に記載のバックラ
イト。
【請求項１３】該第１の位置は前領域内の局所的な部
分であり、あるいは該領域内の全体的な部分であること
を特徴とする請求項１２に記載のバックライト。
【請求項１４】前記水銀が０．２ｍｍ以下の大きさの
水銀粒からなり、又は前記水銀が放電管の内壁に塗布さ
れた蛍光物質の層に染み込んでいることを特徴とする請
求項１０に記載のバックライト。
【請求項１５】前記放電管は希ガスを含み、該希ガス
はアルゴンを含まないことを特徴とする請求項１０に記
載のバックライト。
【請求項１６】該放電管の電極はカーボンナノチュー
ブからなることを特徴とする請求項１５に記載のバック
ライト。
【請求項１７】該冷却装置は該放電管に接触するサー
モクロミック材料、又はサーモクロミック材料を含有す
る透明材料からなることを特徴とする請求項１５に記載
のバックライト。
【請求項１８】該冷却装置は、該放電管の該第１の位
置に接触し又は該放電管の該第１の位置に近接して位置
する導熱部材からなることを特徴とする請求項１０に記
載のバックライト。
【請求項１９】該冷却装置は、該放電管の該第１の位
置に送風する送風手段からなることを特徴とする請求項
１０に記載のバックライト。
【請求項２０】該冷却装置が冷却能力可変機構を含む
ことを特徴とする請求項１０に記載のバックライト。
【請求項２１】該冷却装置が可動の導熱部材を含むこ
とを特徴とする請求項１０に記載のバックライト。
【請求項２２】請求項１０から１９のいずれか１項に
記載のバックライトを備えた表示装置。
【請求項２３】水銀を含む放電管を備えたバックライ
トの製造方法であって、放電管の端部から離れた放電管
の第１の位置に放電時の気体水銀量を除くほとんど全て
の液体水銀を集め、その後、該放電管の第１の位置を冷
却する冷却装置を設けることを特徴とするバックライト
の製造方法。
【請求項２４】水銀を含む放電管を備えたバックライ
トの製造方法であって、放電管の端部から離れた放電管
の第１の位置に放電時の気体水銀量を除くほとんど全て
の液体水銀を集め、その後、該放電管の第１の位置を相
対的に低い温度とするバックライトに組み込むことを特
徴とするバックライトの製造方法。
【請求項２５】該液体水銀を集める工程が、該放電管
の第１の位置を冷却するとともに該放電管の第１の位置
以外の部分を加熱することからなる請求項２３，２４に
記載のバックライトの製造方法。
【請求項２６】該放電管の第１の位置を冷却するとと
もに該放電管の第１の位置以外の部分を加熱するため
に、該放電管を冷却装置を有する加熱炉に入れることを
特徴とする請求項２３，２４に記載のバックライトの製
造方法。
【請求項２７】該加熱炉を３００℃以上の温度へ加熱
することを特徴とする請求項２３，２４に記載のバック
ライトの製造方法。
【請求項２８】水銀を含み且つ液体水銀が第１の位置
に集められた放電管と、該放電管の第１の位置を冷却す
ることができ且つ冷却能力が可変の冷却装置とからなる
光源装置と、該光源装置によって照明される表示素子と
を備えた表示装置。