JP2008537286A - 放電ランプ並びにそのような放電ランプを含むディスプレイ装置を背面照明するためのバックライトユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、イオン化可能な物質で充填される光透過性の放電容器と、放電容器に接続される複数の電極とを含み、電極の間にはランプ動作中に放電が延在し、少なくとも１つの電極がイオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーの静電結合のために適合される放電ランプに関する。本発明は、本発明に従った少なくとも１つの放電ランプを含むディスプレイ装置を背面照明するためのバックライトモジュールにも関する。さらに、本発明は、本発明に従った少なくとも１つのバックライトモジュールを備えるディスプレイ装置に関する。

Description

本発明は、イオン化可能な物質で充填される光透過性放電容器と、容器に接続される複数の電極とを含み、電極間には、ランプ動作中に放電が延在し、少なくとも１つの電極は、イオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーの静電結合のために適合される放電ランプに関する。本発明は、本発明に従った少なくとも１つの放電ランプを含むディスプレイ装置、特に、ＬＣＤユニットを背面照明するためのバックライトモジュールにも関する。本発明は、さらに、本発明に従った少なくとも１つのバックライトモジュールを備えるディスプレイ装置、特に、ＬＣＤユニットに関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなディスプレイ装置を背面照明するために、並びに、他の用途のために、熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）が周知である。典型的な周波数範囲は、２０ｋＨｚと１００ｋＨｚとの間である。このようにして、無線周波電圧が、放電を形成する放電容器又はＨＣＦＬの管内の放電空間内に印可され、その結果、電磁放射線の生成をもたらし、その結果、ディスプレイ装置は照明され得る。しかしながら、比較的速く移動する画像材料が、アクティブマトリックスＬＣＤのような、そのようなディスプレイ装置上に表示されるとき、画像は、所謂「サンプルホールド」機能並びにＬＣ画素の遅い応答の故に、時折ぼやけるようになる。走査バックライトが、スクリーンの頂部から底部まで列アドレス指定速度の同一速度でスクロールする光のストロークを創成し、動作ぼやけを著しく減少する。走査バックライトは、ＨＣＦＬを代替的に切り換えることによって生成され得る。これは、各ランプが所定時間に亘って動作状態にあり、然る後、ランプは一時的にスイッチオフされることを意味する。ディスプレイ装置を照明するための走査バックライトシステムにおいてＨＣＦＬを使用することの大きな欠点は、このランプを再びオンにした後に、前記ランプの瞬間的な正しい機能性を保証するために、ＨＦＣＬの場合においてさえも、ＨＣＦＬの熱陰極が、恒久的に高温に維持されなければならないことである。ＨＣＦＬに継続的に電力供給するこのプロセスは、エネルギーの観点から見ると不利である。この問題を克服するために、静電結合された蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）を使用することが好ましく、ランプの一時的な待機状態の間に連続的な電力供給を必要とせず、その結果として、ＬＣＤが比較的に経済的に照明され得る。ＣＣＦＬは放電容器を含み、その両端部に、電極として働く伝導性塗膜が印可される。しかしながら、既知のＣＣＦＬの大きな欠点は、伝導層が放電容器の周囲の外側部分を被覆し、２つの非発光両端部、故に、減少されたルーメン出力をもたらす。

従来的なＣＣＦＬランプに比べて改良されたルーメン出力を備える放電ランプを提供することが本発明の目的である。

この目的は、放電容器がイオン化可能な物質への無線周波（ＲＦ）電気エネルギーの静電結合のために適合される電極の少なくとも一部を収容するための少なくとも１つのキャビティを備えることを特徴とする、前文に従った放電ランプを提供することによって達成され得る。キャビティ内の電極、或いは、少なくとも一部、好ましくは、その実質的な部分を印可することによって、電極による放電容器の被覆が防止されることによって、改良されたルーメン出力がもたらされる。好ましくは、放電容器は蛍光管によって形成され、前記管の端部表面はキャビティを備える。少なくとも１つの電極を放電ランプの（キャビティ）内に内部的に位置付けることによって、内部静電結合蛍光ランプ（ＩＣＣＦＬ）が提供され、その機能性は比較的経済的であり、改良されたルーメン出力を包含する。本発明に従った放電ランプでは、異なる種類の電極を適用することが考えられ、少なくとも１つの電極は、イオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーの静電結合のために適合され、他の電極は、例えば、従来的な熱陰極によって形成され得ることによって、ハイブリッド型のランプがもたらされる。しかしながら、後者の実施態様では、熱陰極は上記に明らかにされたようにバックライト走査中に恒久的に高温に維持されなければならず、それは経済的な見地から好ましくない。従って、各電極が前記イオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーの静電結合のために適合されることが好ましく、それはエネルギーの見地から比較的有利に機能する放電ランプをもたらし、その上、それを用いることで、従来的なＣＣＦＬランプに対して著しく改良されたルーメン出力が実現され得る。特に好適な実施態様において、放電容器は、各電極の少なくとも一部を別個に収容するための複数のキャビティを備える。好ましくは、これらのキャビティは、電極間で前記容器内に生成される放電アークの長さを最大限化するために、放電容器の反対端部に位置付けられる。

好適実施態様において、対応するキャビティ内に少なくとも部分的に収容される少なくとも１つの電極は、前記キャビティの内部表面と接触し、より好ましくは、前記キャビティの内部表面は、前記電極によって少なくとも実質的に被覆される。このようにして、そのように形成される（伝導性）イオン化可能な及び／又はイオン化された物質の薄層、誘電体として作用する非伝導性放電容器、及び、伝導性電極によってキャパシタが実現される。前記電極は、それによって、伝導性塗膜によって形成され得るが、金属シート又はより剛的な伝導性素子のような他の種類の電極を適用することも考えられる。

一般的に、放電容器は、その端部表面に接続された排気管を用いて充填される。放電容器を充填後、排気管は封止される。好ましくは、少なくとも１つのキャビティは、放電容器に対する前記排気管の望ましくない突出を防止するよう、放電容器をイオン化可能物質で初期的に充填するために、前記排気管の少なくとも一部を備える。その上、好ましくは、前記排気管の外側表面は、前述の３つの層の薄層によって形成されるキャパシタのキャパシタンスを増大するために、電極によって少なくとも部分的に被覆される。キャパシタのキャパシタンスの増大は、動作中のエネルギー効率の損失の減少をもたらす。キャパシタの容量（Ｃ）は、ε_０×ε_ｒ×Ａ／ｄによって計算されることが一般的に既知であり、ここで、ε_０及びε_ｒは、誘電定数である。Ａは、異なる層間の接触表面を表し、ｄは、中間誘電性層の厚さを表す。従って、好ましくは、放電容器及び前記キャビティによって少なくとも部分的に収容される電極の両方に接続された少なくとも１つの表面増大素子を使用することによって、電極と放電容器内部、及び、場合によっては、キャビティ外側との間の接触表面を最大限化することが有利である。そのような表面増大素子の寸法及び設計が多様であり得ることは明らかであり得る。電極と放電容器との間の接触表面地域を増大することに加え、少なくとも、電極を指示する放電容器の場所で、放電容器の厚さ（ｄ）を減少することも有利である。放電容器と電極との間の接触表面地域（Ａ）をさらに増大するために、キャビティ内に部分的に収容される少なくとも１つの電極が、キャビティから離れて、放電容器の外側表面に部分的に接続されることが好ましくあり得る。しかしながら、実効ルーメン出力の（かなりの）損失を防止するために、放電容器の外側表面の過剰部分を被覆しないよう注意されるべきである。

放電容器内での放電アークの発生を可能にするために、好ましくは、放電ランプは、少なくとも１つの電極、或いは、前記イオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーの結合のために適合される複数の電極に電気的に結合される無線周波源をさらに含む。

一般的に、放電ランプは、少なくとも１つの細長い外被、具体的には、蛍光管を含む。他の好適実施態様において、前記放電容器は、単一の放電空間を共に封入するよう、例えば、（開放）ブリッジを用いて相互に結合される、複数の細長い外被を含む。このようにして、２つ、３つ、若しくは、４つの外被、又は、それよりの多くの外被さえもが、単一の放電ランプを形成するよう共に架橋され得る。

代替的な好適実施態様において、電極を収容するための各キャビティは、放電容器に接続された付属的な容器内に少なくとも部分的に設けられる。前記容器は、好ましくは、燐塗膜で被覆されない。この実施態様によれば、（実際的には）全体として如何なる端部表面をも含む放電容器は、光の出力のために使用され得る。より具体的には、放電容器に直接的に結合されるべき電極を排除することによってルーメン出力を向上するために、複数のそのような容器が設けられる。

好ましくは、放電ランプは、前記外被内で生成される紫外線光を可視光に変換するために、燐塗膜をさらに含み、燐塗膜は、放電容器の内部表面の実質的に一部に塗布される。より好ましくは、放電容器の内部表面は、前記燐塗膜によって完全に被覆される。キャビティの存在は放電容器の増大された内部表面をもたらすので、塗布されるべき燐塗膜の量も増大され得るので、紫外線光から可視光への増大された変換、故に、改良されたルーメン出力をもたらす。

本発明は、本発明に従った放電ランプ内での使用のための放電容器にも関し、該放電容器は、無線周波電気エネルギーをイオン化可能物質に結合するために適合される電極の少なくとも一部を収容するための少なくとの１つのキャビティを備える。好ましくは、前記放電容器は、複数のそのような電極を別個に収容するための複数のキャビティを備える。前記キャビティは、好ましくは、放電通路の端部表面（或いはその付近）に配置され、放電通路は、好ましくは、細長い形状である。本発明に従った放電容器の追加的な利点及び好適実施態様は、上記に包括的に明らかにされている。

本発明は、本発明に従った少なくとの１つの放電容器を保持するための保持手段と、前記放電ランプを励起するための印可(apply)手段とを含むディスプレイ装置、具体的には、ＬＣＤユニットを背面照明するためのバックライトモジュールにも関する。好ましくは、前記保持手段は、本発明に従った複数の放電ランプを保持するために適合される。

その上、本発明は、本発明に従った少なくとも１つのバックライトモジュールを備えるディスプレイ装置、具体的には、ＬＣＤユニットに関する。ＬＣＤの他に、本発明に従った１つ又はそれよりも多くの放電ランプによる活性照明を必要とする全ての種類のディスプレイが使用さえ得る。

本発明は、以下の非限定的な実施態様によってさらに例証され得る。

図１は、本発明に従った蛍光ランプ１の第一実施態様の側面図を示している。ランプ１は、ガラスから形成され且つ希ガスと水銀の混合物のようなイオン化可能な物質で充填された細長い実質的に円筒形の放電容器２を含む。前記放電容器２の一端部は、熱陰極電極３を備えるのに対し、前記容器２の反対の端部は、代替的な電極４を備える。前記代替的な電極４は、前記容器２の他端部に設けられた中空空間内に設けられている。前記代替的な電極４は、金属、具体的には、銅の層のような伝導性層によって形成されており、それによって、容器及びイオン化可能な物質と共に、無線周波（ＲＦ）電気エネルギーを前記イオン化可能な物質に伝えるための静電結合を形成している。代替的な電極４は前記中空空間内に位置付けられているので、前記放電容器２の内部湾曲表面６は、前記容器２内で生成される紫外線（ＵＶ）光を可視光に変換することによって、従来的な静電結合蛍光ランプに対して改良されたルーメン出力をもたらすために、燐塗膜７で完全に被覆され得る。

図２は、本発明に従った蛍光ランプ８の第二実施態様の側面図を示している。図２に示されるランプ８は構造的に対称であり、イオン化可能な物質で充填された媒体密円筒形放電外被９を含む。両方の端部表面１０ａ，１０ｂは、キャビティ１１ａ，１１ｂを備える。各キャビティ１１ａ，１１ｂは、それによって、前記外被９に結合されるべき無線周波エネルギーのための静電結合を実現するよう、伝導性電極１２ａ，１２ｂのための筐体を形成している。蛍光ランプ８のこの実施態様は、図１に示されるランプ１の実施態様よりも好適である。何故ならば、エネルギーの観点から、特に、ランプ１，８が走査バックライトのために使用される場合に、静電結合が熱陰極電極よりも著しく有利だからである。図２中に見られ得るように、非可視光を可視光に変換するために、燐塗膜１３が外被９の完全（湾曲）内部表面に塗布されている。キャビティ１１ａ，１１ｂは（端部表面１０ａ，１０ｂの代わりに）外被９の湾曲表面を備え得ることが留意されよう。

図３は、本発明に従った蛍光ランプ１４の第三実施態様の側面図を示している。ランプ１４は、非伝導性材料から成り且つイオン化可能な物質で充填された細長い円筒形の放電容器１５を含み、容器１５は、その反対端部表面１８，１９に位置付けられた２つのキャビティ１６，１７を備える。第一キャビティ１６は、第一電極２０で部分的に充填されている。しかしながら、前記第一電極２０の一部は、第一電極２０と容器１５との間の接触表面地域を増大するために、前記第一キャビティの外側に位置付けられ、且つ、対応する端部表面１８並びに容器１５の湾曲表面２１の小さな部分を実質的に完全に被覆している。このようにして、電極２０の薄層、容器１５、及び、その内部に収容される物質によって形成されるキャパシタの容量が増大され、ランプ動作中にエネルギー効率の損失の減少がもたらされる。第二キャビティ１７が、容器１５をイオン化可能な物質で初期的に充填するために本体的に適合される（封止された）排気管２２を備える。第二キャビティ１７の残余の自由空間内に、第二電極２３が適用される。第二電極２３は、それによって、第二電極２３と容器１５との間の接触表面地域を最大限化するために、第二キャビティ１７の内部表面と排気管２２の外部表面との両方と係合する。この第二電極２３も、第一電極２０と同様に、前記容器１５への無線周波エネルギーの結合のためのキャパシタの一部を成すよう適合される。キャビティ１６，１７の表面を含む容器１５の完全内部表面は、紫外線光から可視光への変換を最大限化するために、燐塗膜２４で被覆されている。

図４は、本発明に従った蛍光ランプ２５の第四実施態様の側面図を示している。ランプ２５は、２つの外部中空容器２７ａ，２７ｂが中空ブリッジ２８ａ，２８ｂを用いて接続された円筒形放電容器２６を含む。各外部容器２７ａ，２７ｂは、電極３０ａ，３０ｂを収容するためのキャビティ２９ａ，２９ｂを備えている。容器２６の内部表面は、紫外線光を可視光に変換するために、燐塗膜で（実質的に）完全に被覆されている。好ましくは、前記外部容器２７ａ，２７ｂは、ランプ２５の（一時的な）停止中、例えば、走査背面照明中の可視光の発生を防止するために、そのような塗膜を備えない。

図５は、本発明に従った蛍光ランプ３２の第五実施態様の側面図を示している。前記ランプ３２は、中空ブリッジ３４を用いて相互に連絡する２つの細長い放電容器３３ａ，３３ｂを含む。各容器３３ａ，３３ｂの端部表面３５ａ，３５ｂは、前記容器３３ａ，３３ｂへの無線周波エネルギーの静電結合を許容するよう、電極３７ａ，３７ｂを収容するためのキャビティ３６ａ，３６ｂを備える。燐塗膜３８が、ブリッジ３４を含む容器３３ａ，３３ｂの実質的に完全な内部表面に塗布されている。図示されるように、シングルエンド静電結合された蛍光ランプ３２が、このようにして形成され得る。

図６は、本発明に従った放電ランプ３９の代替的な実施態様の断面図を示している。前記ランプ３９は、イオン化可能な物質で充填された円筒形の放電容器４０を含み、容器の内側表面は、燐塗膜４１で被覆されている。結果的に、前記容器４０の端部表面には、キャビティ４２が設けられ、キャビティ４２の外周は、石英ガラスから成る陥凹壁部分４３によって定められている。この壁部分４３の外側部も、燐塗膜４４によって被覆されている。図示されている実施態様において、キャビティ４２は、伝導性層４５で完全に充填され、伝導性層４５は、非伝導性（誘電性）層４６によって分離されている。キャビティ４２の中心には、封止された排気管４７が設けられている。該排気管４７は、表面増大（伝導性）素子４８によって被覆され、表面増大素子４８は、非伝導性層４９によって取り囲まれている。後者の非伝導層４９と後続の非伝導性層４６との間の空間は、伝導性材料で充填されている。このようにして、著しく改良されたキャパシタンスを備えるキャパシタが実現され、放電ランプ３９の動作中にエネルギー効率のかなりの損失をもたらす。

上述の実施態様は、発明を制限するというよりも、むしろ例証するものであること、並びに、当業者であれば、付属の請求項の範囲から逸脱せずに、多くの代替的な実施態様を設計し得ることが留意されるべきである。請求項において、括弧間に配置される如何なる参照符号ｍの、本発明を制限するものと解釈されてはならない。「含む」という動詞並びにその活用形は、請求項に述べられるもの以外の素子又はステップの存在を排除しない。素子に先行する不定冠詞は、複数のそのような素子の存在を排除しない。

本発明に従った蛍光ランプの第一実施態様を示す側面図である。 本発明に従った蛍光ランプの第二実施態様を示す側面図である。 本発明に従った蛍光ランプの第三実施態様を示す側面図である。 本発明に従った蛍光ランプの第四実施態様を示す側面図である。 本発明に従った蛍光ランプの第五実施態様を示す側面図である。 本発明に従った放電ランプの代替的な実施態様を示す断面図である。

Claims (18)

1. イオン化可能な物質で充填される光透過性の放電容器と、該容器に接続される複数の電極とを含み、該電極間には、ランプ動作中に放電が延在し、少なくとも１つの電極が、前記イオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーの静電結合のために適合される、
   放電ランプであって、
   前記放電容器は、前記イオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーの静電結合のために適合される前記電極の少なくとも一部を収容するための少なくとも１つのキャビティを備えることを特徴とする、
   放電ランプ。
2. 各電極は、前記イオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーの静電結合のために適合される、請求項１に記載の放電ランプ。
3. 前記放電容器は、各電極の少なくとも一部を別個に収容するための複数のキャビティを備える、請求項２に記載の放電ランプ。
4. 対応するキャビティ内に少なくとも部分的に収容される前記少なくとも１つの電極は、前記キャビティの内側表面と接触する、上記請求項のうちの１項に記載の放電ランプ。
5. 前記キャビティの前記内側表面は、前記電極によって少なくとも実質的に被覆される、請求項４に記載の放電ランプ。
6. 少なくとも１つのキャビティが、前記放電容器を初期的にイオン化可能な物質で充填するために、排気管の少なくとも一部を備える、上記請求項のうちの１項に記載の放電ランプ。
7. 前記排気管の外部表面は、電極によって少なくとも部分的に被覆される、請求項６に記載の放電ランプ。
8. 少なくとも１つの電極は、伝導性シート、具体的には、塗膜を含む、上記請求項のうちの１項に記載の放電ランプ。
9. 少なくとも１つのキャビティは、前記放電容器と前記電極との間の接触地域を増大するために、前記放電容器と前記キャビティによって少なくとも部分的に収容される前記電極との両方に接続される少なくとも１つの表面増大素子を備える、上記請求項のうちの１項に記載の放電ランプ。
10. キャビティ内に少なくとも部分的に収容される少なくとも１つの電極は、前記キャビティから離れて、前記放電容器の外部表面に部分的に接続される、上記請求項のうちの１項に記載の放電ランプ。
11. 当該放電ランプは、前記イオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーを結合するために適合される少なくとも１つの電極に電気的に結合される無線周波源をさらに含む、上記請求項のうちの１項に記載の放電ランプ。
12. 前記放電容器は、少なくとも１つの細長い外被を含む、請求項１に記載の放電ランプ。
13. 前記放電容器は、複数の細長い相互結合される外被を含む、請求項１２に記載の放電ランプ。
14. 電極を収容するための各キャビティは、前記放電容器に接続される付属的な容器内に少なくとも部分的に設けられる、請求項１に記載の放電ランプ。
15. 当該放電ランプは、前記外被内で生成される紫外線光を可視光に変換するための燐塗膜をさらに含み、該燐塗膜は、前記放電容器の内部表面の実質的に一部の上に塗布される、上記請求項のうちの１項に記載の放電ランプ。
16. 前記放電容器は、イオン化可能な物質への無線周波電気エネルギーの結合のために適合される電極の少なくとも一部を収容するための少なくとの１つのキャビティを備える、請求項１乃至１５のうちの１項に記載の放電ランプ。
17. 請求項１乃至１５のうちの１項に記載の少なくとも１つの放電ランプを保持するための保持手段と、前記放電ランプを励起するための印可手段とをを含む、ディスプレイ装置を背面照明するためのバックライトモジュール。
18. 請求項１７に記載の少なくとも１つのバックライトモジュールを備えるディスプレイ装置、具体的には、ＬＣＤユニット。

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