JP4425955B2 - 光源装置及び表示装置 - Google Patents

Description

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光源装置及びこの光源装置を含む表示装置、並びに情報処理装置に関する。

液晶表示装置などの表示装置の光源装置としてのバックライトは、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、水銀が希薄な気体（Ａｒ，Ｎｅなど）の中に封入され、管壁には蛍光物質が塗布されている。放電管の両端部には、電極が設けられている。放電管は支持部材によってリフレクタに支持され、支持部材は放電管の電極の近傍の位置に配置される。バックライトはさらに導光板を含み、光源装置は導光板の側部に配置される。

放電管の電極に高電圧を印加すると、電極から電子が放出され、この電子が放電管内の水銀ガスと衝突する。水銀ガスは紫外線を発生し、紫外線が蛍光物質に当たって可視光が発生する。放電管内の水銀ガスの量が少なくなると、放電管の発光量は減少し、寿命となる。通常、十分な量の水銀が放電管内に封入されていて、放電管が十分な寿命をもつようになっているが、なかには、極端に寿命の短い放電管がある。

本発明の目的は、放電管の寿命を延ばすことができるようにした光源装置を提供することである。

本発明の第１の特徴による光源装置は、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、該放電管を該リフレクタに支持するための支持部材とを備え、該支持部材は該放電管の電極の近傍の部分における温度低下を防止するように断熱性の構造で形成されている。

本発明の第２の特徴による光源装置は、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、該放電管を該リフレクタに支持するための支持部材とを備え、該放電管は該放電管の電極の近傍の部分における温度低下を防止するように部分的に断熱性の構造で形成されている。

本発明の第３の特徴による光源装置は、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、該放電管を該リフレクタに支持するための支持部材とを備え、該支持部材は該放電管の電極の近傍の部分における温度低下を防止するように該放電管の端部から内寄りの位置に配置されている。

本発明の第４の特徴による光源装置は、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、該放電管を該リフレクタに支持するために該放電管の電極の近傍の位置に配置された支持部材と、該放電管の中央部に接触する導熱部材とを備える。

上記構成において、一般に、放電管内の水銀が消耗されると、放電管は寿命となる。水銀の消耗は、放電管内でガス化した水銀が、電子によりスパッタされた電極の金属（例えばＮｉ）の微粒子と化合し、電極の近傍の放電管の管壁に取り込まれることにより発生する。一般的に十分な量の水銀が放電管内に封入されているので、放電管内の水銀が消耗されるまでにかなりの時間がかかり、放電管の寿命はある程度保証されている。

しかし、多くの放電管の中には、極端に寿命の短い放電管がある。発明者の考察では、放電管の寿命が極端に短くなるのは、下記の理由によることが分かった。すなわち、放電管の電極の近傍の部分は、本来は最も発熱量が多く、温度が高い部分であるが、放電管が支持部材によってリフレクタに支持された構造においては、放電管の熱が支持部材を介してリフレクタに熱伝導され、リフレクタからさらに表示装置のハウジングに熱伝導されるので、放電管の電極の近傍の部分の温度が放電管内で最も低くなることがある。なお、支持部材は放電管の電極の近傍の位置に配置されており、そして、一般にリフレクタは金属で作られ、支持部材は電極にかかる高電圧に耐える必要からシリコーンで作られている。金属及びシリコーンはともに熱伝導性がよく、従って、放電管の熱が支持部材を介してリフレクタに熱伝導されやすい。

水銀は、ガス状態、および非ガス状態（液体又は固体）として放電管内に存在する。液体の水銀は放電管内の温度の最下点に集まる（温度差による飽和蒸気圧の差が原因で濃度勾配ができるので、拡散により輸送される）。こうして放電管の電極の近傍の部分に集まった液体の水銀の上に、電子によりスパッタされた電極の金属の微粒子が付着し、液体の水銀の上に薄い皮膜を作る。この皮膜が水銀の蒸発を阻害し、放電管内の水銀ガスの量が減少する。水銀ガスの量が減少すると、放電管が暗くなり、寿命が短くなる。

従って、本発明では、上記した構成を採用することにより、放電管の電極の近傍の部分が温度の最下点とならないようにして、液体の水銀がスパッタされた電極の金属の微粒子によって閉じ込められないようにし、それによって水銀ガスの量が減少しないようにして、放電管の寿命の短縮を防止する。

上記した光源装置は携帯型情報処理装置や表示装置の光源装置として使用されることができる。

さらに、本発明は、光源装置と、該光源装置から照射された光を受けるライトバルブとを備え、該光源装置が、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、該放電管を該リフレクタに支持するための支持部材と、該放電管と該支持部材との間又は該支持部材と該リフレクタとの間に配置された断熱材の層とを含む情報処理装置を提供する。

さらに、本発明は、光源装置と、該光源装置から照射された光を受けるライトバルブとを備え、該光源装置が、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、該放電管を該リフレクタに支持するための支持部材と、該放電管と該支持部材との間又は該支持部材と該リフレクタとの間に配置された断熱材の層とを含む表示装置を提供する。

さらに、本発明は、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、該放電管を該リフレクタに支持するための支持部材とを備え、該リフレクタは樹脂で作られている光源装置を提供する。

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は本発明の光源装置を含むノート型パソコンを示し、図２は本発明の光源装置を含む表示装置を示す図である。

図１において、ノート型パソコン１は、キーボード２および電子回路を含む本体部３と、液晶表示装置などのディスプレイ４を含む表示部５とからなる。表示部５には、光源装置１８が設けられている。図１のノート型パソコン１には１つの光源装置１８が設けられているが、図２の表示装置６のように２つの光源装置１８を設けることもできる。

図２において、表示装置６は、液晶表示装置などのディスプレイ７および電子回路を含む本体部８からなる。本体部８には、光源装置１８が設けられている。図２の表示装置６には２つの光源装置１８が設けられているが、図１のノート型パソコン１のように１つの光源装置１８を設けることもできる。

図３は図１のディスプレイ４の導光板及び光源装置を示す平面図、図４は図３の導光板及び光源装置を示す断面図である。図３及び図４において、ディスプレイ４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の側部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。

光源装置１８は、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に向かって導光板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。

図５は放電管２４を示す断面図、図６は放電管２４と、リフレクタ２６とからなる光源装置１８を示す断面図である。図７は図６の線 VII−VII に沿った光源装置１８を示す断面図である。放電管２４は蛍光ランプと呼ばれる冷陰極管である。放電管２４の両端部にはＮｉやＷ等の金属で作られた電極２４Ａが設けられている。放電管２４の内部には希薄な気体（Ａｒ，Ｎｅなど）および水銀２８が封入され、放電管２４の内壁には蛍光物質が塗布されている。リフレクタ２６は例えばアルミミラーであり、放電管２４を覆うようにＵ字状等の断面形状をもつ。

支持部材２５が、放電管２４の端部の電極の近傍の部分に配置され、放電管２４をリフレクタ２６に支持している。支持部材２５の内面は放電管２４に密着し、その外面はリフレクタ２６に密着している。電極２４Ａの一部は放電管２４の内部にあり、電極２４Ａの他の一部は放電管２４及び支持部材２５の端部を通って支持部材２５の外部へ突出している。

支持部材２５は放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分における温度低下を防止するように断熱性の構造で形成されている。この実施例においては、支持部材２５は断熱性が高く、且つ耐電性の高い材料で作られる。例えば、支持部材２５はアラミド繊維で作られる。支持部材２５はグラスウールで作られることもできる。

放電管２４が支持部材２５によってリフレクタ２６に支持された構造においては、放電管２４の熱が支持部材２５を介してリフレクタ２６に熱伝導され、リフレクタ２６からさらに表示装置のハウジングに熱伝導されるので、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分が温度が低くなることがある。

従来の支持部材は電極にかかる高電圧に耐える必要からシリコーンで作られており、シリコーンは熱伝導性がよいので、放電管２４の熱が支持部材２５を介してリフレクタ２６によく熱伝導され、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分の温度が最も低くなることがある。そのため、液体の水銀は放電管２４内の温度の最下点である放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分に集まって、上記したように水銀ガスの量が減少する原因となる、放電管２４の寿命が短くなっていた。

本発明においては、支持部材２５は断熱性の高い材料で形成されているので、放電管２４の熱が支持部材２５を介してリフレクタ２６にあまり熱伝導されなくなり、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分の温度が最も低くなることがなくなった。放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分は、本来は最も発熱量が多く、温度が高い部分であるので、放電管２４の温度が最も低くなる位置は、支持部材２５の延在する範囲よりも放電管２４の中央寄りの位置になる。そのため、液体の水銀は放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分に集まることがない。

一方、放電管２４の電極２４Ａの金属は放電に伴って電子によりスパッタされ、電極２４Ａの金属の微粒子が放電管２４の内壁に付着する。電極２４Ａの金属の微粒子が放電管２４の内壁に付着する範囲は、放電管２４の端部から限られた距離内に限られている。例えば、直径５mmの放電管２４の場合、電極２４Ａの金属の微粒子が放電管２４の内壁へ付着する範囲は、放電管２４の端部から約１０mm以内、あるいは電極２４Ａの先端から約５mm以内である。

金属の微粒子が付着する放電管２４の範囲には液体の水銀が集まっていないので、液体の水銀が金属の微粒子によって閉じ込められることはない。従って、本発明によれば、放電管２４内の多くの液体の水銀は蒸発をし続けることができ、放電管２４内の水銀ガスの量が減少することがないので、放電管２４の寿命が短くなることがなくなる。

図８は放電管２４と、リフレクタ２６とからなる光源装置１８の他の例を示す断面図である。図９は図８の支持部材を示す断面図である。支持部材２５が、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分に配置され、放電管２４をリフレクタ２６に支持している。支持部材２５は放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分における温度低下を防止するように断熱性の構造で形成されている。この実施例においては、支持部材２５は従来と同様にシリコーンで作られるが、支持部材２５が中空部２５Ｂをもつ断熱構造となっている。この実施例の作用は前の実施例の作用と同様である。

図１０は放電管２４と、リフレクタ２６（図１０ではリフレクタ２６は省略されている）とからなる光源装置１８の他の例を示す断面図である。この実施例では、放電管２４は放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分における温度低下を防止するように部分的に断熱性の構造で形成されている。つまり、放電管２４の端部は外管部２４ｏと内管部２４ｉとからなる二重管構造に形成され、外管部２４ｏと内管部２４ｉとの間に空気層または真空層からなる断熱部がある。支持部材２５は、外管部２４ｏのまわりに配置され、放電管２４をリフレクタ２６に支持している。この実施例の作用は前の実施例の作用と同様である。

図１１は放電管２４と、リフレクタ２６とからなる光源装置１８の他の例を示す断面図である。この実施例では、支持部材２５は放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分における温度低下を防止するように放電管２４の端部から内寄りの位置に配置されている。上記したように、電極２４Ａの金属の微粒子が放電管２４の内壁に付着する範囲は、放電管２４の端部から限られた距離内に限られている。支持部材２５は電極２４Ａの金属の微粒子が放電管２４の内壁に付着する範囲の外側（すなわち、内寄りの位置）に設けられている。

この場合、支持部材２５は特に断熱性の高い材料で作られていなくてもよく、例えば、支持部材２５は熱伝導の優れたシリコーンで作られる。すると、上記したように、支持部材２５を通る熱伝導によって、放電管２４の支持部材２５の位置する部分が温度の最下点となる。しかし、放電管２４の温度の最下点が金属の微粒子が放電管２４の内壁に付着する範囲から外れているので、液体の水銀が金属の微粒子によって閉じ込められることはない。従って、本発明によれば、放電管２４内の多くの液体の水銀は蒸発をし続けることができ、放電管２４内の水銀ガスの量が減少することがないので、放電管２４の寿命が短くなることがなくなる。

図１２は放電管２４と、リフレクタ２６とからなる光源装置１８の他の例を示す断面図である。この実施例では、光源装置１８は、放電管２４をリフレクタ２６に支持するために放電管２４の電極２４Ａの近傍の位置に配置された支持部材２５と、放電管２４の中央部に接触する導熱部材３２とを備える。支持部材２５はシリコーンで作られる。導熱部材３２はより放熱性の高いシリコーンで作られる。あるいは、熱導部材３２に放熱フィンを設け、あるいはファンで冷却空気を送るようにする。

導熱部材３２はリフレクタ２６にも接触し、放電管２４の中央部の熱をリフレクタ２６に逃がし、放電管２４の中央部に温度の最下点を作る。従って、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分が温度の最下点とならないようにする。従って、液体の水銀は放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分に集まらず、液体の水銀が電極２４Ａの金属の微粒子によって閉じ込められることがなくなり、水銀ガスの量が減少することがないので、放電管２４の寿命が減少することがない。

また、放電管２４の中央部に温度の最下点を作る。水銀２８は主として温度の高い部分で蒸発し、発生した水銀ガスが放電管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、水銀ガスは放電管２４の全部分でほぼ一様に分布し、水銀ガスの温度及び圧力が放電管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、水銀ガスの温度を制御することができる。放電管２４から出射する光の輝度は、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から出射する光の輝度は最大値よりも低下する。この例では、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することができる。

図１３は放電管２４と、リフレクタ２６とからなる光源装置１８の他の例を示す断面図である。支持部材２５が、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分に配置され、放電管２４をリフレクタ２６に支持している。断熱材の層（断熱シート）３４が支持部材２５とリフレクタ２６の間に配置されている。断熱材の層３４は支持部材２５に貼られた状態で、放電管２４がリフレクタ２６に取りつけられる。支持部材２５は従来と同様にシリコーンで作られ、断熱材の層３４は例えばメタ型アラミド繊維（例えば帝人のコーネックス）で作られる。支持部材２５は熱伝導性がよいが、断熱材の層３４が熱を遮断するので、熱が放電管２４の端部からリフレクタ２６へ逃げるのが防止される。よって、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分における温度低下が防止される。この実施例の作用は前の実施例の作用と同様である。

図１４は放電管２４と、リフレクタ２６とからなる光源装置１８の他の例を示す断面図である。支持部材２５が、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分に配置され、放電管２４をリフレクタ２６に支持している。断熱材の層（断熱シート）３４が放電管２４と支持部材２５の間に配置されている。支持部材２５は従来と同様にシリコーンで作られ、断熱材の層３４は例えばメタ型アラミド繊維（例えば帝人のコーネックス）で作られる。支持部材２５は熱伝導性がよいが、断熱材の層３４が熱を遮断するので、熱が放電管２４の端部からリフレクタ２６へ逃げるのが防止される。よって、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分における温度低下が防止される。この実施例の作用は前の実施例の作用と同様である。

図１５は放電管２４と、リフレクタ２６とからなる光源装置１８の他の例を示す断面図である。この実施例では、リフレクタ２６が断熱性の樹脂で作られる。リフレクタ２６は断熱性の樹脂、例えばポリカーボネートで作られる。ポリカーボネートは炭酸と多価アルコールとのポリエステル樹脂である。ポリカーボネートは、芳香族アルコールを用いることで、融点が高く（熱安定性に優れ）、機械的強度が大きく、電気絶縁性がよい特徴を有する。アルミニウム等の反射膜２６Ａがリフレクタ２６の内面に支持部材２５と重ならないように塗布されている。従って、支持部材２５は熱伝導性がよくても、リフレクタ２６が熱を遮断するので、熱が放電管２４の端部から支持部材２５を介してリフレクタ２６へ逃げるのが防止される。よって、放電管２４の電極２４Ａの近傍の部分における温度低下が防止される。この実施例の作用は前の実施例の作用と同様である。

以上説明したように、本発明によれば、長い寿命の放電管を有する光源装置を得ることができる。

図１は本発明の光源装置を含むノート型パソコンを示す図である。 図２は本発明の光源装置を含む表示装置を示す図である。 図３は図１のディスプレイの導光板及び光源装置を示す平面図である。 図４は図３の導光板及び光源装置を示す断面図である。 図５は放電管を示す断面図である。 図６は放電管と、リフレクタとからなる光源装置を示す断面図である。 図７は図６の線 VII−VII に沿った光源装置の断面図である。 図８は放電管と、リフレクタとからなる光源装置の他の例を示す断面図である。 図９は図８の支持部材を示す断面図である。 図１０は放電管と、リフレクタとからなる光源装置の他の例を示す断面図である。 図１１は放電管と、リフレクタとからなる光源装置の他の例を示す断面図である。 図１２は放電管と、リフレクタとからなる光源装置の他の例を示す断面図である。 図１３は放電管と、リフレクタとからなる光源装置の他の例を示す断面図である。 図１４は放電管と、リフレクタとからなる光源装置の他の例を示す断面図である。 図１５は放電管と、リフレクタとからなる光源装置の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１８ 光源装置
２４ 放電管
２４Ａ，２４Ｂ 電極
２５ 支持部材
２６ リフレクタ
３２ 導熱部材

Claims (7)

1. 少なくとも１つの電極を有する放電管と、
   該放電管から放射された光を反射させるリフレクタと、
   該リフレクタに関して所定位置に該放電管を支持する、所定位置に配置された支持部材とを備え、該支持部材は該放電管の前記少なくとも１つの電極の近傍の放電管の部分の温度低下を防止し、且つ当該部分での電極の金属微粒子が付着する範囲外の、放電管の電極を設けた端部から内寄りの位置に配置されている光源装置。
2. 該放電管は、前記少なくとも１つの電極を該放電管の端部において有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 該支持部材は、該放電管の前記少なくとも１つの電極の近傍の該放電管の部分の温度低下を防止するように、該放電管のそれぞれの端部の近傍の位置であって、該放電管のそれぞれの端部から中央寄りの位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 該支持部材は、熱伝導性の高い材料により作製されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
5. 該支持部材の位置は、該放電管の温度の最下点の部分であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
6. 表示用の光源を搭載した表示装置であって、該表示装置は請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源装置を含むことを特徴とする表示装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源装置を含む表示装置を具備することを特徴とする情報処理装置。

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