JP2009505347A - ディスプレイ装置を照らすための照明システム、およびかかる照明システムを含むディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ディスプレイ装置を照らすための照明システム１であって、複数の蛍光ランプ２を含み、各蛍光ランプ２が、イオン化可能物質が充填された、少なくとも一部光透過性の延伸された放電容器３、６と、放電容器３、６に接続された第１の電極４および第２の電極５であって、蛍光ランプの動作中においてそれらの電極４、５間に放電が延びる、第１の電極４および第２の電極５とを含み、少なくとも２つの蛍光ランプ２の放電容器３、６が、少なくとも１つのチャネル８によって互いに接続されており、そのチャネル８が、それらの蛍光ランプ２の電極４、５からある距離をおいて配置されている照明システム１に関するものである。本発明はまた、そのような照明システムを含むディスプレイ装置にも関するものである。

Description

本発明は、ディスプレイ装置を照らすための照明システムであって、
複数の蛍光ランプを含み、各蛍光ランプが、
イオン化可能物質が充填された、少なくとも一部光透過性の延伸された放電容器と、
上記の放電容器に接続された第１の電極および第２の電極であって、当該蛍光ランプの動作中においてそれら電極の間に放電が延びる第１の電極および第２の電極とを含み、
少なくとも２つの蛍光ランプの放電容器が、少なくとも１つのチャネルによって互いに接続されており、そのチャネルが、それら少なくとも２つの蛍光ランプの電極からある距離をおいて配置されている照明システムに関するものである。

本発明はまた、そのような照明システムを含むディスプレイ装置にも関するものである。

蛍光光源は広く知られており、とりわけ照明システム内に適用されている。かかる照明システムは、いわゆる「直接照射」バックライト、または「直下（ｄｉｒｅｃｔ−ｕｎｄｅｒ）」型のバックライト照明システムと呼ばれる。これらの照明システムは、とりわけ、（画像）ディスプレイ装置の後方または側方照明に用いられ、たとえばテレビ受像器やモニターに用いられる。かかる照明システムは、特に適当な形態として、液晶ディスプレイ装置のような非発光型ディスプレイのバックライトとして使用することができる。液晶ディスプレイ装置は、ＬＣＤパネルとも呼ばれ、（携帯型の）コンピュータまたは（コードレス）電話に使用されている。この照明システムは、テレビや業務用アプリケーションのための、大画面ＬＣＤディスプレイ装置への適用にも特に適している。

このようなディスプレイ装置は、一般的に、規則的な画素パターンを有する基板を含んでおり、各画素は、少なくとも１つの電極により駆動されている。（画像）ディスプレイ装置の（ディスプレイ）画面の関連領域内に、画像またはデータグラフィック表現を複製するため、ディスプレイ装置は制御回路を使用している。とりわけＬＣＤ装置では、バックライトから発せられた光が、様々なタイプの液晶の作用を受けながら、スイッチまたは変調器によって変調される。加えて、ディスプレイは、電気泳動作用または電気機械的作用に基づくものであってもよい。

冒頭の段落で述べたような蛍光光源では、通常、管状の低圧水銀蒸気放電ランプ、たとえば１つまたは複数の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）、または外部電極型の蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）が、照明システム内の放電ランプとして採用され得る。一般的には、低圧水銀蒸気放電ランプが紫外光を他の波長に変換できるように、リンを含むコーティングが施される。そのため、このような放電ランプは、蛍光ランプとも呼ばれる。紫外光はたとえば、日焼け用の目的でＵＶ−Ｂ光およびＵＶ−Ａ光に変換されたり（太陽パネルランプ）、汎用照明の目的で可視光放射に変換されたりする。

ＬＣＤのようなディスプレイ装置のバックライト用の１つの有利なオプションは、小さなＣＣＦＬまたはＥＥＦＬランプのアレイを使用することである。ある具体的な適用形態では、これらのランプは２つのガラスパネルの間に一体に形成される。それら２つのガラスパネルの間には、リブが施されて、それらランプの互いに分離した放電容器を規定する。各ランプの直径は、典型的には約３ｍｍである。ＬＣＤの輝度の仕様を満足するためには、多数のランプを使用することが重要であり、典型的には８０個のランプが使用される。これら多数のランプは、スクロール形式のバックライトの場合には、典型的には４−３５％の時間、オン状態とされる。そのような多数の小さなランプのアレイは、約２から２０個の比較的大きい標準的なＣＣＦＬ、ＥＥＦＬまたはＨＣＦＬランプを用いた既存の解決策と比較して、画像品質およびサイズ（厚さ）の点で、ずっと良好な性能を示す。

小さなランプのアレイの製造時においては、ランプはまず真空引きされなくてはならず、その後、これらのランプが、水銀を含む特定の混合ガス（イオン化可能ガス）により充填される。パネル全体についてこの処理を一度に行い、各ランプについて均等な充填を得るための１つの既知の解決策は、個々の（隣接する）ランプ間にガスの導通を物理的に作り出し、結果として実効的に１つのガス区画を作り出す解決策である。この物理的な導通は、「ポンピングチャネル」としても知られている。

しかしながら、ランプの動作中において、かかるポンピングチャネルにまたがって２つのランプ間に電位差が存在すると、そのチャネル内において、望ましくない発光プラズマが生じ得る。

本発明の１つの目的は、ポンピングチャネル内の発光プラズマの発生を抑制することができる、改善された照明システムを提供することである。

上記の目的は、冒頭の段落で述べたような照明システムであって、
蛍光ランプの電極に電圧を印加する駆動手段をさらに含み、
その電圧が、一方の第１の電極と他方の第２の電極との間で、選択的に分配されており、
少なくとも上記のチャネルの近傍において、隣接する蛍光ランプ間に実質的に電位差が存在しないようにされた照明システムを提供することによって、達成される。電極間で電圧（通常は交流電圧）を選択的に分配することによって、チャネルの近傍において、隣接するランプ間に、実質的にゼロに等しい電位差を印加することができる。その結果、チャネル内では発光プラズマを発生させられないこととなり、実際発生されない。上記の駆動手段は、容量性のバラストを含むことが好ましく、かかるバラストは、２つのバラスト部分に分かれている。各バラスト部分は、特定の電極群（第１の電極または第２の電極）を駆動させるように構成されている。このことは、各蛍光ランプが、直列接続された２つのコンデンサを有することが好ましいことを意味する。駆動部を、ランプの両側の２つのバラスト部分に分けることの利点は、ランプに対する高周波数（たとえば１０−１５０ｋＨｚ）かつ高電圧（５００−２ｋＶのオーダー）の接続が、可能な限り短くされ、電磁気干渉（ＥＭＩ）が防止される点である。チャネル内における発光プラズマ発生の危険性を除去するため、チャネル内における隣接するランプ間の電位差は、ゼロに等しいことが好ましい。しかしながら、チャネルに接続された（隣接する）ランプ間に（実質的な）電位差がない限り、各ランプのチャネル内における電圧絶対値は、（ゼロ以外の）何らかの値を有してもよい。ただし、特に好ましい実施形態では、ゼロ電圧位置は、（ポンピングチャネルの）近傍、好ましくは実質的にチャネル内に配される。その結果、チャネルの位置における各ランプ内の電圧絶対値を最小とし、したがってそのチャネル内における電位差を最小とすることができ、より高い信頼性で、チャネル内における発光プラズマの発生を防止することができる。

ある好ましい実施形態では、３つ以上の蛍光ランプ、好ましくは８０個の蛍光ランプが、チャネルによって接続される。複数、とりわけ３つ以上のランプをポンピングチャネルに接続することにより、異なる複数のランプの真空引き処理および後続の充填処理を、比較的効率的かつ迅速に行うことができるようになるので、本発明に従う照明システムの製造工程を、格段に容易とすることができる。

上記で述べたような実施形態によれば、比較的効率的な手法で、ディスプレイ装置の比較的均一な照明を実現することができるが、ディスプレイ装置上への画像表示中においては、さらなる不都合も生じ得る。比較的高速で動く画像素材が、たとえばアクティブマトリックスＬＣＤといったディスプレイ装置上に表示されると、いわゆる「サンプル・アンド・ホールド」作用およびＬＣ画素の低速応答のため、画像がぼけることがある。走査型のバックライトは、画面の上端から下端に向かって横列をアドレス指定するスピードと同一のスピードでスクロールする、光のストロークを生成し、動きのぼけを大幅に低減させるが、それでも完全には排除できない。この目的のため、本発明の照明システムは、複数のランプセクションを含むものとされ、各ランプセクションが、複数の蛍光ランプを含むものとされ、各ランプセクションをなすランプが、特有のチャネルによって接続されることが好ましい。こうすることにより、複数のセクションを横列状にスイッチオンおよびスイッチオフし、ＬＣＤ等のディスプレイ装置に表示される画像品質を改善することが可能となる。しかしながら、実用形態では、複数のランプセクション、とりわけ各々１０個のランプを含む８個のセクションを適用し、すべてのランプセクションのランプを、（単一の）共通のチャネルによって相互接続することが好ましい。

ゼロ電圧位置を実質的にチャネル内に、あるいは少なくともチャネルの近傍に配置するため、チャネルは、電極間の予め決められた位置に位置することが好ましく、実質的に第１の電極と第２の電極との中間（中央）の位置に位置することがさらに好ましい。チャネルをランプの中央に配置することにより、第１の電極に印加される電圧と第２の電極に印加される電圧とが１：１の割合となるように、ランプを対称的に駆動させることができるようになる。しかしながら、当業者においては、たとえば２：１、３：１、１：２、３：１、または任意の他の整数または分数に基づく比で、第１の電極および第２の電極に電圧を印加することも考えられよう。その場合、ランプはもはや対称的には駆動されず、その結果として、（ポンピング）チャネルは、もはやランプの中央に配置されないことが好ましい。

本発明に係る照明システムには様々なタイプのランプが使用可能であるが、好ましくは、蛍光ランプは、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）によって形成される。ＣＣＦＬランプは少量の熱しか発生させず、結果として、この種のランプを適用することによって比較的大きな設計の自由度を得ることができるため、ＣＣＦＬランプの適用が一般的に有利である。

本発明に係る照明システムには、あらゆるタイプの従来型のランプを利用することができる。しかしながら、好ましくは、当該照明システムは、ディスプレイ装置の方向に光を発するための発光窓と、少なくとも一部が発光窓に実質的に対向して配された、背面基板とをさらに含むものとされ、それら発光窓と背面基板との間に、複数のリブが設けられ、それらのリブが、実質的に平行方向に配されて、複数の蛍光ランプの放電空間を規定するものとされ、少なくとも１つのリブに、隣接する放電空間を接続するチャネルを規定するための、接続用の開口が設けられる。照明システムの製造工程を容易にするためには、上記のリブは、発光窓に接続されることが好ましく、発光窓と一体の部材とされることがさらに好ましい。前述したとおり、かかる（小さな）ランプのアレイを用いることにより、従来型の複数の別個の蛍光ランプを用いる場合と比較して、良好な画像品質およびサイズ（厚さ）を実現することができる。

本発明は、本発明に従う照明システムを含むディスプレイ装置にも関するものである。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の他にも、本発明に従う外部の照明システムによるアクティブな照明を必要とするものであれば、あらゆる種類のディスプレイを使用することができる。しかしながら、本発明の照明システムは、他の目的にも使用できる点を明示しておかなくてはならない。たとえば、本発明の照明システムは、直接照明に使用されてもよいし、ライトボックスに応用されてもよいし、日焼け装置の一部として用いられてもよい。

本発明は、以下の実施形態によってさらに説明することができる。これらの実施形態は、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明に従う照明システム１の上面図を示している。照明システム１は、ＣＣＦＬタイプのランプ２を８０個含んでいる。各ランプ２は、放電空間３、第１の電極４、およびその第１の電極４の反対側に配された第２の電極５を備えている。この目的のため、照明システム１は、２つのプレート（図示せず）を含んでおり、それらのプレート間には、多数の隣接する放電空間３を規定するリブ６が配されている。１０個の隣接するランプ２、とりわけ１０個の隣接する放電空間３を含む各セクション７は、これらのランプセクション７の真空引きおよびその後の充填を容易にするため、チャネル８を介して互いに接続されている。図示の実施形態では、８個のランプセクション７が存在する。照明システム１の動作中において、ランプセクション７は、横列状にスイッチオンおよびスイッチオフされ、ディスプレイ装置とりわけＬＣＤのための、スクロール形式のバックライト照明を発生させる。しかしながら、実際には、上記のような複数のセクション７を適用する一方、それらのセクション７、とりわけすべてのセクション７のランプ２が、単一の接続チャネル（図示せず）によって相互接続されることが好適とされ得る。チャネル８は、それぞれの第１の電極４と第２の電極５との間に、対称的に配されている。セクション７の２つのランプ２の間に十分な電位差が存在することに起因する、チャネル８内における発光プラズマの発生を防止するため、ランプ電圧の半分の正電圧が第１の電極４に印加され、ランプ電圧の半分の負電圧が第２の電極５に印加され、結果としてチャネル８内にゼロ電圧領域が存在することとなるように、ランプ２が駆動される。チャネル８内には電圧が存在しないので、チャネル８内において発光プラズマが発生させられることはない。ここで、実際には、ランプ２には交流電圧が印加される点に留意されたい。しかしながら、単純化のため、この図では、第１の電極４に正電圧が印加され、第２の電極５に負電圧が印加される瞬間の図だけを示す。

図２は、図１に従う照明システム９の詳細を示した模式図である。図示の実施形態では、ランプに印加される電圧（Ｖ_ｌａｍｐ）は５００Ｖであり、長さ（Ｌ_ｌａｍｐ）は６５０ｍｍである。したがって、発光プラズマの発生は、５００／６５０＝０．７７Ｖ／ｍｍの電場（Ｅ_{ｐｌａｓｍａ}）において生じる。リブ６の厚さ（ｄ_ｒｉｂ）は、０．５ｍｍである。このため、発光プラズマの発生に必要とされる隣接するランプ２の間の電位差（ΔＶ_{ｐｌａｓｍａ}）は、

と規定される。チャネル８（の中心）に対してゼロ電圧領域をシフトさせることにより、ランプ２の間の電位差（ΔＶ_{ｓｈｉｆｔ}）もシフトさせられる。この電位のシフトは、

と規定することができる。発光プラズマの発生は、

の条件が満たされたときのみ、防止することができる。これらの表現を用いることにより、最大シフト（ｄ_{ｓｈｉｆｔ}）を決定することができる。

ΔＶ_{ｌａｍｐｓ}は、隣接するランプ電位間の電位の非対称性であると捉えることができ、

と規定することができる。ここで、Ｋ_ａｓは、隣接するランプ２の間の電位の非対称性を表す因子である。最終的に、最大シフト（ｄ_{ｓｈｉｆｔ}）は、

により決定することができる。

５％という典型的な電位の非対称性がある場合、ｄ_{ｓｈｉｆｔ}は、０．５／０．０５＝１０ｍｍとなる。このことは、チャネル８内における発光プラズマの発生を防止するためには、ゼロ電圧（のライン）とチャネル８との間の相互距離が＋１０ｍｍまたは−１０ｍｍを超えないように、ゼロ電圧（のライン）がチャネル８の近傍になくてはならないことを意味する。

上記に述べた実施形態は、本発明を制限するものではなく説明のためのものであり、当業者においては、特許請求の範囲による本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変更実施形態を設計することができるであろう点に留意されたい。特許請求の範囲においては、括弧内のいずれの参照符号も、特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。「含む」もしくは「備える」との語およびそれらの活用形は、請求項中に列挙されたもの以外の要素または工程の存在を排除するものではない。ある要素の前に置かれた「１つの」との語は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。単に特定の施策が互いに異なる従属請求項に記載されているという事実は、それらの施策の組合せを有利に使うことができないということを意味するものではない。

本発明に従う照明システムの上面図 図１に従う照明システムの詳細を示した模式図

Claims (11)

1. ディスプレイ装置を照らすための照明システムであって、
   複数の蛍光ランプを含み、各蛍光ランプが、
   イオン化可能物質が充填された、少なくとも一部光透過性の延伸された放電容器と、
   前記放電容器に接続された第１の電極および第２の電極であって、当該蛍光ランプの動作中において該第１の電極および第２の電極の間に放電が延びる、第１の電極および第２の電極とを含み、
   少なくとも２つの蛍光ランプの前記放電容器が、少なくとも１つのチャネルによって互いに接続されており、該チャネルが、該少なくとも２つの蛍光ランプの前記第１の電極および前記第２の電極からある距離をおいて配置されており、
   当該照明システムが、前記蛍光ランプの前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を印加する駆動手段をさらに含み、
   前記電圧が、一方の前記第１の電極と他方の前記第２の電極との間で、選択的に分配されており、
   少なくとも前記チャネルの近傍において、隣接する蛍光ランプ間に実質的に電位差が存在しないことを特徴とする照明システム。
2. 前記チャネル内において、隣接する蛍光ランプ間に実質的に電位差が存在しないことを特徴とする請求項１記載の照明システム。
3. 前記チャネルの近傍に、ゼロ電圧位置が配されていることを特徴とする請求項１または２記載の照明システム。
4. 前記ゼロ電圧位置が、前記チャネル内に配されていることを特徴とする請求項３記載の照明システム。
5. ３つ以上の蛍光ランプ、好ましくは８０個の蛍光ランプが、前記チャネルによって接続されていることを特徴とする請求項１記載の照明システム。
6. 当該照明システムが、複数のランプセクションを含み、
   各ランプセクションが、複数の蛍光ランプを含み、
   各ランプセクションをなすランプが、特有のチャネルによって接続されていることを特徴とする請求項１記載の照明システム。
7. 当該照明システムが、複数のランプセクションを含み、
   各ランプセクションが、複数の蛍光ランプを含み、
   すべてのランプセクションのランプが、１つの共通のチャネルによって接続されていることを特徴とする請求項１記載の照明システム。
8. 前記チャネルが、前記第１の電極と前記第２の電極との間の予め決められた位置、好ましくは実質的に前記第１の電極と前記第２の電極との中間の位置に位置することを特徴とする請求項１記載の照明システム。
9. 前記蛍光ランプが、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の照明システム。
10. 当該照明システムが、
    ディスプレイ装置の方向に光を発するための発光窓と、
    少なくとも一部が前記発光窓に実質的に対向して配された、背面基板とをさらに含み、
    前記発光窓と前記背面基板との間に、複数のリブが設けられており、
    前記リブが、実質的に平行方向に配されて、前記複数の蛍光ランプの前記放電空間を規定しており、
    少なくとも１つのリブに、隣接する放電空間を接続する前記チャネルを規定するための、接続用の開口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の照明システム。
11. 請求項１から１０いずれか１項記載の照明システムを含むディスプレイ装置。

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