JP2004171991A

JP2004171991A - 照明装置及び表示装置

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Publication number: JP2004171991A
Application number: JP2002337950A
Authority: JP
Inventors: Tokumasa Furukawa; 徳昌古川; Tatsuo Onozaki; 達男小野崎; Katsutoshi Ono; 勝利大野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】液晶ディスプレイ等に用いるバックライトの長寿命化を図ること。
【解決手段】紫外線ランプ１０からの紫外線によって可視光線６を発生する蛍光体１４を後方に、紫外線７を反射し、可視光線６を透過するフィルタ１５を配置して可視光線６を前方に出射するように構成したバックライト１１において、蛍光体１４とフィルタ１５により密閉された空間であるバックライト容器１２のランプ収納部１２ａを真空状態にする。これにより、ランプ収納部１２ａ内の蛍光体１４が不純物により劣化するのを防止するようにした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶ディスプレイなどのバックライトに好適な照明装置と、そのような照明装置を備えた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、設置スペースや携帯性を考慮して薄型で構成されたテレビジョン受像機や、コンピュータ装置用のディスプレイが普及している。これらのディスプレイとしては、例えば液晶パネルを用いた透過型の液晶ディスプレイがよく知られている。
【０００３】
透過型の液晶ディスプレイは、液晶パネルに対して光を照射するためのバックライトの構造により、直下型とエッジライト型とに大別される。
ここで、直下型液晶ディスプレイはバックライトを液晶パネルの直下に配置したディスプレイとされ、エッジライト型液晶ディスプレイはバックライトを液晶パネルの下方側面に配置したディスプレイとされる。
【０００４】
ところで、上記したような液晶ディスプレイにおいて、光源として蛍光管を使用した場合、液晶パネルに照射される可視光線の照度が低下して液晶パネルに映し出される映像の輝度が低下するという欠点があった。
【０００５】
そこで、上記したような欠点のない液晶ディスプレイのバックライトとして、水銀蒸気が放電時に発生する紫外線を主波長とした紫外線ランプを励起光源とし、この励起光源から放射される紫外線を蛍光体で可視光線に変換して出射するように構成された照明装置が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６６６０５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような照明装置において使用している蛍光体は水分などの不純物により劣化し易い。このため、上記したような照明装置は、比較的短い期間で照度（輝度）が低下するという欠点があった。つまり、上記したような構成の照明装置は、高輝度化を図ることができるものの、比較的寿命が短いという欠点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記したような点を鑑みてなされたものであり、光源である紫外線ランプから放射される紫外線を蛍光体で可視光線に変換して出射するように構成された照明装置の長寿命化を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、紫外線を放射する光源と、紫外線を反射する反射面と、反射面の表面に形成され、光源から入射された紫外線から可視光線を発生させる蛍光面と、紫外線は反射し、可視光線は透過するフィルタとを備え、フィルタを可視光線の出射側に配置すると共に、フィルタと蛍光面を利用して形成された密閉空間を、所定の真空度より高い真空状態となるようにした。
【００１０】
また、本発明の表示装置は、表示部と、表示部を照明する照明部とからなる。そして、照明部は、紫外線を放射する光源と、紫外線を反射する反射面と、反射面の表面に形成され、光源から入射された紫外線から可視光線を発生させる蛍光面と、紫外線は反射し、可視光線は透過するフィルタとを備える。そして、フィルタを可視光線の出射側に配置すると共に、フィルタと蛍光面を利用して形成される密閉空間が、所定の真空度より高い真空状態となるようにした。
【００１１】
本発明によれば、フィルタと蛍光面により形成される密閉空間の内部を真空状態にして、密閉空間内の不純物を減らすことで、密閉空間内において紫外線を可視光線に変換する蛍光体が不純物により劣化するのを防止することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる表示装置の概略構造を示した図である。
これら図１、図２に示す本実施の形態にかかる表示装置は、表示部である液晶パネルの下方側面に照明装置であるバックライトを配置した液晶表示装置、いわゆるエッジライト型の液晶ディスプレイ１とされる。
【００１３】
この図１、図２に示す本実施の形態のエッジライト型液晶ディスプレイ１は、表示部である液晶パネル５の下方側面にバックライト１１が配置されている。
液晶パネル５の下側にはバックライト１１からの可視光線６を拡散板４を通して液晶パネル５の全体に導くための導光体３と、この導光体３を通る光を反射する反射膜２が設けられている。
【００１４】
この場合、バックライト１１から出射された可視光線６は、図２に示すように導光体３に入射される。すると、導光体３に入射された光線の一部は導光体３の上部界面から出射される。
このとき、導光体３から上部空間への入射角（θ）が臨界角以上とされる光線は界面で反射され、反射された可視光線６は、導光体３の下面側の反射膜２によって全反射されて再び上面方向へ進み、その一部が導光体３の上部界面から出射されることになる。このようにして可視光線６が導光体３内で反射を繰り返すことで、導光体３の上部全面から光線が出射されることになる。さらにその光は拡散板４により拡散されて、液晶パネル５に照射されることになる。これにより、液晶パネルに照射される光束の均一化を図るようにしている。
【００１５】
バックライト１１は、光源である紫外線ランプ１０と、バックライト容器１２、フィルタ１５により構成される。
光源である紫外線ランプ１０は、図示するような棒状とされ、熱陰極管或いは冷陰極管により構成される。例えばその内部に水銀蒸気が封入されている。このような紫外線ランプ１０は、放電によって２５３．７ｎｍの紫外線の共鳴放射が最も強くなる。つまり、２５３．７ｎｍの紫外線を主波長としたで光を放射する。
なお、紫外線ランプ１０の水銀蒸気を封じ込めるためのガラスチューブ（ガラス管）としては、紫外線７と可視光線６の減衰を最小限にするため、例えば紫外線７の波長領域（１００ｎｍ〜３８０ｎｍ）と、可視光線６の波長領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光を透過することができる例えば石英ガラス等の材質で構成されているものが好ましい。
【００１６】
バックライト容器１２は、例えばアルミニュームやガラスにより形成され、その内部に紫外線ランプ１０を収納するための略半円状のランプ収納部１２ａが形成されている。
ランプ収納部１２ａの表面には、紫外線７及び可視光線６を反射する反射板１３が形成されている。そしてこの反射板１３の表面に、蛍光体１４が塗布されている。
【００１７】
反射板１３は、例えば紫外線７及び可視光線６を反射する反射板であり、例えば、バックライト容器１２のランプ収納部１２ａの表面に銀を蒸着したり、貼り付けるなどして形成される。
なお、反射板１３の材料としては、銀以外でも紫外線７及び可視光線６を反射するものであれば良い。また、例えばバックライト容器１２の材質がアルミニュームのときは、このアルミニュームを反射板と利用すること可能である。したがって、その場合には別途、反射板１３を形成する必要はない。
【００１８】
蛍光体１４は、紫外線ランプ１０から出射される紫外線７によって可視光線６を発生する。蛍光体１４の材料としては、例えば商品名「ＮＰ−１０５：Ｂ（ＳｒＣａＢａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ）」、「ＮＰ−２２０：Ｇ（ＬａＰＯ_４：ＣｅＴｂ）」、「ＮＰ−３４０：Ｒ（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）」：日亜化学製を用いることで実現することができる。また、その調合比率は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３３：２４：４４にすることが考えられる。
【００１９】
フィルタ１５は、バックライト容器１２のランプ収納部１２ａの開口面に対して、その内部を密閉するように取り付けられている。
またフィルタ１５は、例えば多層薄膜を用いた干渉膜フィルタなどにより構成され、紫外線７を反射し、可視光線６を透過するような特性を有するものとされる。つまりフィルタ１５は、紫外線７の波長領域である１００ｎｍ〜３８０ｎｍの光をほぼ完全に遮断して反射する一方、波長領域が４００ｎｍ以上である可視光線６の光は通過させるような特性を有するものとされる。なお、フィルタ１５は、上述したような特性を有してさえいれば、干渉膜フィルタに限定されるものでない。
【００２０】
従って、このような構成のバックライト１１では、紫外線ランプ１０から放射される紫外線７はフィルタ１５を透過することなく、ランプ収納部１２ａ内に封じ込めることができるので、バックライト１１からはランプ収納部１２ａ内の蛍光体１４により変換された可視光線６だけがフィルタ１５を介して出射されることになる。つまり、可視光線６だけを液晶パネル５の下側に配置されている導光体３に対して出射するように構成されている。
【００２１】
さらに、本実施の形態においては、フィルタ１５と蛍光体１４によって密閉された密閉空間であるバックライト容器１２のランプ収納部１２ａ内を排気して、その内部空間を真空状態にすることで、ランプ収納部１２ａ内に形成されている蛍光体１４がランプ収納部１２ａ内の水分などの不純物によって劣化するのを防止するようにした。
ここでの真空状態とは、少なくともランプ収納部１２ａ内に形成されている蛍光体１４が不純物により劣化しない程度まで収納部内を排気した状態であり、例えば１×１０^−２ｔｏｒｒ程度の真空度、或いはそれより高い真空度の状態とされる。
【００２２】
このため、本実施の形態では、バックライト容器１２とフィルタ１５の接合部分を封止材１６により封止して、ランプ収納部１２ａ内の真空度を維持するようにしている。なお、ランプ収納部１２ａの封止に使用する封止材１６は、ランプ収納部１２ａ内の真空度に応じて適宜選定すれば良いものとされる。
例えばランプ収納部１２ａの真空度が低真空であるときはシリコンゴムを使用し、また高真空のときは高耐熱性完全無機接着剤（例えば商品名「スリセラム」：朝日科学工業社製）を使用することが考えられる。
【００２３】
また、フィルタ１５の形状は、バックライト容器１２のランプ収納部１２ａ内を真空状態にしたときの強度を考慮して、例えばバックライト容器１２によって支持されるフィルタ１５の端面から中央に向かって、その肉厚が厚くなるように形成しても良い。
【００２４】
このように本実施の形態のバックライト１１では、紫外線ランプ１０から入射される紫外線７を可視光線６に変換する蛍光体１４と、紫外線７は反射し、可視光線６だけを透過するフィルタ１５とにより密閉された密閉空間であるランプ収納部１２ａをバックライト容器１２に形成するようにしている。そして、この密閉空間内を真空度（１×１０^−２ｔｏｒｒ）程度、或いはそれより高い真空度の真空状態にすることで、水分などの不純物による蛍光体１４の劣化を防止するようにした。
従って、このような本実施の形態のバックライト１１によれば、蛍光体１４の劣化に伴う輝度（照度）の低下が発生しないので、バックライト１１の長寿命化を実現することができる。
【００２５】
また本実施の形態のように、紫外線ランプ１０を用いて、ランプ収納部１２ａの壁面に形成した蛍光体１４に紫外線を照射するようにバックライト１１を構成した場合、紫外線ランプ１０から放射される紫外線は、その紫外線ランプ１０を構成している石英などのガラス管により、例えば蛍光体１４にストレスを与える１８５ｎｍ以下の超短波長の紫外線をカットすることが可能になる。
この結果、通常の蛍光灯のようにランプ管の内面に蛍光体を塗布して紫外線を照射する場合に比べて、蛍光体のストレスが軽減され、蛍光体の劣化を防止することができるので、この点からもバックライト１１の長寿命化を図ることができる。
【００２６】
さらに紫外線ランプ１０が収納されるランプ収納部１２ａ内は真空であり、酸素も殆ど存在しないので、バックライト１１において、酸素に紫外線を照射することによってオゾンが発生することもない。
【００２７】
さらにまた、ランプ収納部１２ａに収納された紫外線ランプ１０は、その周囲が真空状態、すなわち紫外線ランプ１０は断熱され、保温されるので、紫外線ランプ１０に流す管電流を低減することができるという利点もある。
【００２８】
ここで、上記したような本実施の形態のバックライト１１の製造手順を図３を用いて簡単に説明しておく。
本実施の形態としてのバックライト１１を作製するには、先ず、バックライト容器１２の成形工程において、図３（ａ）に示すようなバックライト容器１２を成形するようにされる。即ち、その内部に略半円状のランプ収納部１２ａを有すると共に、その開口面に、フィルタ１５を取り付けるため段差部１２ｂが形成されているようなバックライト容器１２を成形するようにされる。
このようなバックライト容器１２は、例えばアルミニュームまたはガラスを突き合わせ成型により形成することができる。またこのとき、成形したバックライト容器１２には、後にランプ収納部１２ａ内を排気する使用するＴ字形の排気管２１も形成するようにしている。
【００２９】
次に、反射板及び蛍光体の成膜工程として、図３（ｂ）に示されているように、成形したバックライト容器１２のランプ収納部１２ａ内の表面に、例えば銀を蒸着して反射板１３を形成した後、その反射板１３の表面に蛍光体１４を形成するようにしている。この場合の蛍光体１４は、例えば電気溶着法やスラリー法などによって反射板１３の表面に蛍光膜を塗布した後、焼成して形成するようにしている。このように蛍光体１４を形成するときに焼成を行い、蛍光体１４に含まれる水分などの不純物を除去すると、それだけ劣化しにくい蛍光体１４を形成することができる。
【００３０】
次いで、上記のようにして蛍光体１４を塗布したランプ収納部１２ａ内に紫外線ランプ１０を取り付けた後、図３（ｃ）に示すように、バックライト容器１２の開口面に形成されている段差部１２ｂにフィルタ１５を取り付け、封止材１６によりランプ収納部１２ａ内を封止するようにされる。なお、ランプ収納部１２ａへの紫外線ランプ１０の取り付け部の構造については後述する。
【００３１】
この後、図３（ｄ）に示すように、バックライト容器１２に形成したＴ字形の排気管２１の一方からランプ収納部１２ａ内が、所定の真空度となるように排気して、栓１８をすることで、バックライト容器１２内に、紫外線ランプ１０が収納され、且つ、所定の真空度で、蛍光体１４とフィルタ１５により密閉された密閉空間を形成することができる。
【００３２】
なお、上記図３に示した本実施の形態のバックライト１１の作製方法はあくまでも一例であり、バックライト作製方法は各種考えられる。
【００３３】
図４は、上記したようなバックライト１１において、ランプ収納部１２ａに紫外線ランプ１０を取り付けるための構造を示した図であり、同図（ａ）には紫外線ランプ取り付け前の分解斜視図が示されている。
また同図（ｂ）には組み立て後の上面図、同図（ｃ）にはその左側面図、同図（ｄ）には、その正面図が、それぞれ示されている。
これら図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すように、バックライト容器１２のランプ収納部１２ａに紫外線ランプ１０を取り付けるときは、図示するようなＵ字形の支持部材１７を用いて紫外線ランプ１０両側の細径部を支持すれば、ランプ収納部１２ａに紫外線ランプ１０を取り付けることができる。
なお、実際にはランプ収納部１２ａと支持部材１７間、及び支持部材１７と紫外線ランプ１０間を封止する必要がある。
【００３４】
なお、図４に示した構造はあくまでも一例であり、バックライト容器のランプ収納部に紫外線ランプを取り付けるための構造は各種考えられるものである。
図５は、他の構造のバックライト容器のランプ収納部に紫外線ランプを取り付けるための構造を示した図であり、図５（ａ）には、紫外線ランプ取り付け前の分解斜視図が示されている。また、図５（ｂ）には組み立て後の上面図、図５（ｃ）には左側面図、図５（ｄ）には正面図がそれぞれ示されている。
また、図６は、さらに他の構造を示した図であり、上記同様、図６（ａ）には、紫外線ランプ取り付け前の分解斜視図が示されている。また、図６（ｂ）には組み立て後の上面図、図６（ｃ）には左側面図、図６（ｄ）には正面図がそれぞれ示されている。
【００３５】
例えば、図５（ａ）〜（ｄ）には、図示するような構造のバックライト容器２２と、リング状の支持部材２３を用いて紫外線ランプ１０両側の細径部を支持して、ランプ収納部２２ａに紫外線ランプ１０を取り付ける例が示されている。
【００３６】
また、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示す構造例では、例えばアルミニュームなどを板金加工により形成したバックライト容器２４と、Ｕ字形の支持部材１７を用いて紫外線ランプ１０両側の細径部を支持して、ランプ収納部２４ａに紫外線ランプ１０を取り付ける例が示されている。
【００３７】
次に、図７は本発明の第２の実施の形態にかかる表示装置の概略構造を示した図である。なお、上記図１、図２と同一部位には同一番号を付すことで同一部位の詳細な説明は省略する。
この図７に示す表示装置は、表示部である液晶パネル５の直下に照明装置であるバックライト３１を配置した液晶表示装置、いわゆる直下型液晶ディスプレイ３０とされる。
【００３８】
このような直下型液晶ディスプレイ３０のバックライト３１では、バックライト容器３２内に複数本の紫外線ランプ１０，１０・・・が設けられている。
そして、この紫外線ランプ１０を挟んで液晶パネル５と反対側の位置（下面側）に、図示するように反射板１３と蛍光体１４が形成されている。
また、バックライト容器３２の上面にはフィルタ１５が取り付けられている。従って、この場合も紫外線ランプ１０が収納されているバックライト容器３２はフィルタ１５と蛍光体１４によって密閉された密閉空間とされる。
よってバックライト容器３２の内部を排気して、その内部空間を真空状態にすれば、上記図１、図２に示したバックライト１１と同様の効果が得られる。
【００３９】
また、この図７に示すように蛍光体１４の表面に、蛍光体を保護するための保護膜８を形成すると蛍光体１４の劣化をより防止することが可能になる。
なお、保護膜８の具体的な材料としては、例えばＳｉＯ_２やＭｇＯをはじめとして紫外線７や可視光線６を透過する材料であれば良い。
また、図７に示したような直下型液晶ディスプレイ３０のバックライト３１を形成するにあたっては、強度の点からバックライト容器３２の内部空間に所定間隔で支柱を配置することが考えられる。その場合には、支柱材料として例えば紫外線及び可視光線を透過させるガラスや石英などを用いるようにすると、支柱による輝度ムラがないバックライト３１を実現することができる。
【００４０】
なお、これまで説明した本実施の形態では、蛍光体１４とフィルタ１５によって形成される密閉空間を所定の真空度より高い真空状態にしているが、例えばこのような密閉空間に、Ｎｅ（ネオン）、Ｘｅ（キセノン）などの不活性ガスを充填して蛍光体１４の劣化を防止することも考えられる。
【００４１】
また、本実施の形態では、代表的なバックライトの構造とされる直下型液晶ディスプレイとエッジライト型液晶ディスプレイを例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、本発明の照明装置及び表示装置の構成は他の構成でも良いことは言うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の照明装置によれば、フィルタと蛍光面とにより形成される密閉空間内を真空にすることで、紫外線を可視光線に変換する蛍光体の劣化を防止するようにした。
フィルタと蛍光面を利用して形成した密閉空間が所定の真空度の真空状態にすることで、不純物により劣化する蛍光面の蛍光体を真空状態の密閉空間内に形成することが可能になり、水分などの不純物による蛍光体の劣化を防止することができる。これにより、蛍光体の劣化に伴う輝度の低下を防止できるので、照明装置の長寿命化を図ることができる。
また、本発明のように照明装置を構成すれば、通常の蛍光灯のように放電の荷電粒子に蛍光体が触れないため、それだけ蛍光体の劣化を防止することができるという利点もある。
【００４３】
また、このような本発明の照明装置をバックライトに利用して、液晶表示装置を構成すれば、バックライトである照明装置の交換が不要、或いは交換までの期間が長い表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態とされるエッジライト型液晶ディスプレイの概略構造を示した図である。
【図２】第１の実施の形態とされるエッジライト型液晶ディスプレイの概略構造を示した図である。
【図３】本実施の形態のバックライトの製造工程の一例を示した図である。
【図４】本実施の形態のバックライトにおいて紫外線ランプを取り付けるための構造例を示した図である。
【図５】本実施の形態のバックライトにおいて紫外線ランプを取り付けるための他の構造例を示した図である。
【図６】本実施の形態のバックライトにおいて紫外線ランプを取り付けるためのさらに他の構造例を示した図である。
【図７】第２の実施の形態とされる直下型液晶ディスプレイの概略構造を示した図である。
【符号の説明】
１エッジライト型液晶ディスプレイ、２反射膜、３導光体、４拡散板、５液晶パネル、６可視光線、７紫外線、８保護膜、１０紫外線ランプ、１１３１バックライト、１２ａ２２ａ２４ａランプ収納部、１２ｂ段差部、１２２２２４３２バックライト容器、１３反射板、１４蛍光体、１５フィルタ、１６封止材、１７２３ランプ支持部材、１８栓、３０直下型液晶ディスプレイ

Claims

紫外線を放射する光源と、
前記紫外線を反射する反射面と、
前記反射面の表面に形成され、前記光源から入射された紫外線から可視光線を発生させる蛍光面と、
前記紫外線は反射し、前記可視光線は透過するフィルタと、
を備え、
前記フィルタを前記可視光線の出射側に配置すると共に、前記フィルタと前記蛍光面を利用して形成される密閉空間を所定の真空度より高い真空状態となるようにしたことを特徴とする照明装置。
表示部と、
前記表示部を照明する照明部とからなり、
前記照明部は、
紫外線を放射する光源と、
前記紫外線を反射する反射面と、
前記反射面の表面に形成され、前記光源から入射された紫外線から可視光線を発生させる蛍光面と、
前記紫外線は反射し、前記可視光線は透過するフィルタと、
を備え、
前記フィルタを前記可視光線の出射側に配置すると共に、前記フィルタと前記蛍光面を利用して形成される密閉空間が、所定の真空度より高い真空状態となるようにしていることを特徴とする表示装置。