JP4676764B2 - フィールドエミッション型面状光源 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等、各種表示装置を裏面から照射するのに好適に用いることができるフィールドエミッション型（ＦＥＤ）型面状光源に関するものである。

平面的な広がりを有する照明を行う面状光源には、該面状光源を液晶表示装置の直下に配設する直下方式と、液晶表示装置の直下に導光板を配設し、導光板の端面と平行に面状光源を配置するエッジライト方式とがある。近年の薄型化優先のパーソナルコンピュータ、薄型テレビ等においては、直下方式の面状光源に代わり、エッジライト方式が面状光源の主流となってきている。しかしながら、エッジライト方式では、導光板に入射する光の入射効率が低いと、高輝度化が期待しにくい。これと比較して直下方式では、液晶表示装置に直接光を入射させることができ、光入射効率が極めて高いという利点がある。

このような直下方式の面状光源には、リアパネルとフロントパネルとの間の真空密封内部に蛍光体が形成された陽極と、この陽極に対向配置した電界放射型電子放出陰極とを配置してなるフィールドエミッション型面状光源がある（特許文献１参照。）。

このフィールドエミッション型面状光源では、フロントパネル側を液晶表示装置の背面に取り付け、内部の発光光をフロントパネルを介して液晶表示装置に出射する構造となっており、このフロントパネルは液晶表示装置への光の入射効率を高めるため、ガラス等の透明部材により構成されている。

以上のエッジライト方式のフィールドエミッション型面状光源では、そのフロントパネルが、蛍光体が発する光により発熱して熱膨張する。この場合、フロントパネルがガラス材からなり、蛍光体付き陽極部の陽極部が金属材からなるために、フロントパネルと陽極部との熱膨張に差異を生じており、フロントパネルに熱応力が発生する。このような熱応力の発生が面状光源の発光、発光停止が繰り返されるとき、内部の真空圧とフロントパネルの薄肉構成という要因も加わって、フロントパネルが変形し、輝度均一性の低下、極端には破損するおそれがある。
特開２００１−３３８７２３

したがって、本発明により解決すべき課題は、フロントパネルと蛍光膜付き陽極部との熱膨張差異により、フロントパネルの変形や破損を効果的に防止可能とすることである。

本発明による第１のフィールドエミッション型面状光源は、フロントパネル内面に電子の照射により発光する蛍光体を備えた蛍光体付き陽極部を設けたフィールドエミッション型面状光源において、フロントパネルの内面と陽極部の外面との間に、フロントパネルと蛍光体付き陽極部それぞれの熱膨張収縮の差に起因してフロントパネルに発生する熱応力を緩和する熱応力緩和材を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明による第２の面状光源は、リアパネルとフロントパネルとの間を真空密封し、この真空密封空間に平面内一方向に間隔をあけて複数の電界放射型の電子放出部を平面内他方向ワイヤ状に互いにほぼ平行に配置する一方、フロントパネルの内面に上記複数の電子放出部が放出した電子の照射により発光する蛍光体を備えた蛍光体付き陽極部を設けたフィールドエミッション型面状光源において、 フロントパネルの内面と蛍光体付き陽極部の外面との間に、フロントパネルと蛍光体付き陽極部それぞれの熱膨張収縮の差に起因してフロントパネルに発生する熱応力を緩和する熱応力緩和材を設けたことを特徴とするものである。

熱応力緩和材には層状構造を有する緩和材、例えばマイカ（雲母）を用いることができる。層状構造であれば、フロントパネルの熱応力と蛍光体付き陽極部の熱応力とが平面方向別方向に引張合う場合、層状構造によりその熱応力を緩和することができる。マイカには、ソーダマイカ、紅マイカ、白マイカ、黒マイカ、金マイカ、鉄マイカ、等の天然マイカがあるが、熱により水を出してＯＨ基を失うので、ＯＨをＦで置換した人工マイカが好ましい。

上記電界放射型電子放出部は、導電性ワイヤの外表面に尖鋭な微細部分を多数備えたカーボン膜を形成した構成とすることが好ましい。電子放出部の外表面に微視的なサイズの凹凸を形成することが、より低電界の印加でより多くの電子をカーボン膜から放出させることができて好ましい。カーボン膜は、例えば、ナノチューブ形状、ナノウォール形状、その他の形状を備えたカーボンナノ材料からなる膜を含む。上記「尖鋭」には、多少の丸みがあっても電子放出特性を有するものであれば尖鋭に含むことができる。

第１および第２の面状光源では、フロントパネルの内面と陽極部の外面との間に、フロントパネルと蛍光体付き陽極部それぞれの熱膨張収縮の差に起因してフロントパネルに発生する熱応力を緩和する熱応力緩和材を設けたから、フロントパネルと蛍光膜付き陽極部との間に熱膨張収縮に差異があっても、その差異は、熱応力緩和材により吸収される結果、発光と発光停止が繰り返されても、また、内部が真空でかつフロントパネルが薄肉構成であっても、フロントパネルは、熱応力で変形することを防止することができ、近年の大型・薄型化志向の液晶表示装置のバックライト用としたときでも、その大型・薄型化に耐久性に優れたバックライトとして提供することができる。

本発明によれば、液晶表示装置の大型化かつ薄型化に対応して大型化かつ薄型化としても液晶表示装置のバックライトとして高入射効率と高輝度化とを期待し得るフィールドエミッション型面状光源を提供することができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態に係るフィールドエミッション型面状光源を詳細に説明する。

図１ないし図４を参照して本発明の実施の形態１に係るフィールドエミッション型面状光源を説明する。図１は、フィールドエミッション型面状光源の正面断面図、図２は、図１の要部の拡大図、図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

これらの図を参照して、フィールドエミッション型面状光源１０は、リアパネル１２と、リアパネル１２と対向するフロントパネル１４と、リアパネル１２の周囲から垂直に立ち上がるサイドパネル１６と、により真空密封空間を備えたパネルケース１８を有する。リアパネル１２はサイドパネル１６で囲まれて内部に浅底の凹部を形成し、この凹部はフロントパネル１４で密封されている。なお、説明の便宜のため、図１および図２にその方向を記載したように図１では上下方向、図２では紙面を垂直に貫通する方向を縦方向といい、その縦方向に直交する図１、図２の左右方向を横方向（平面内一方向）といい、図１では紙面を垂直に貫通する方向で図２では上下方向をリアパネル１２とフロントパネル１４との対向間の奥行き方向（平面内他方向）という。縦方向の寸法が短いと面状光源が薄型となり、平面寸法が大きいと面状光源の光出射面積が大型となる。

リアパネル１２およびサイドパネル１６は樹脂等の絶縁材料から成形されている。リアパネル１２やサイドパネル１６の内面は好ましくはアルミニウム蒸着等による光反射処理が施されている。フロントパネル１４は、透明ないしは半透明のガラスや樹脂等の光透過性の絶縁材料から成形されている。

以上のパネルケース１８において、リアパネル１２の内面上には複数の電界放射型電子放出部２６が横方向等間隔に配置されている。電界放射型電子放出部２６は、奥行き方向ワイヤ状のものであり、具体的には、奥行き方向に長く延びる導電性ワイヤ２６ａと、該導電性ワイヤ２６ａの外表面に設けられた、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、その他のカーボン系の微細な凹凸を有するカーボン膜２６ｂとから構成されている。フロントパネル１４の内面側には、電界放射型電子放出部２６が放出した電子の照射により発光する蛍光体付き陽極部２４が設けられている。この蛍光体付き陽極部２４は、ＩＴＯ膜等の透明性電極やアルミニウム蒸着膜等の光透過性電極からなる陽極部２４ａとその陽極部２４ａ上の蛍光体２４ｂとから構成されている。

以上の構成を備えた実施の形態のフィールドエミッション型面状光源１０においては、フロントパネル１４の内面１４ａと蛍光体付き陽極部２４の外面２４ｃとの間に、フロントパネル１４と蛍光体付き陽極部２４それぞれの熱膨張収縮の差に起因してフロントパネル１４に発生する熱応力を緩和する熱応力緩和材２８を設けたことに特徴がある。熱応力緩和材２８には層状構造のものが好ましく例えばマイカを用いることができる。

熱応力緩和材２８は、フロントパネル１４がガラス製であり、蛍光体付き陽極部２４の陽極部２４ａが金属製であり、両者間に熱膨張収縮に差異がある。陽極部２４ａは金属製であるので、蛍光体２４ａの発光光による加熱されて温度上昇しても熱膨張収縮量は極めて小さい一方、フロントパネル１４はガラス製であり、熱膨張収縮量は陽極部２４ａと比較して大きく、かつ、内部に熱を蓄積しすやく、熱応力が残留されやすい。

このような陽極部２４ａとフロントパネル１４との間に、熱応力を緩和する熱応力緩和材２８を介在させたので、フロントパネル１４が蛍光体２４ａの発光光で加熱されても、フロントパネル１４は陽極部２４ａとの熱膨張収縮の差異の影響を受けずに済み、熱応力が残留しにくくなり、結果、フロントパネル１４の変形を防止することができる。

以上により、実施の形態１のフィールドエミッション型面状光源１０においては、蛍光体２４ｂの発光と発光停止が繰り返されても、また、内部が真空でかつフロントパネル１４が薄肉のガラス製の構成であっても、フロントパネル１４が熱応力で変形することを防止することができ、近年の大型・薄型化志向の液晶表示装置のバックライト用としたときでも、その大型・薄型化に耐久性に優れたバックライトとして提供することができる。

図５ないし図７を参照して本発明の実施の形態２に係るフィールドエミッション型面状光源を説明する。図５は、フィールドエミッション型面状光源の断面図、図６は図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図７は図５のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。これらの図において、図１ないし図４と対応する部分には同一の符号を付し、その同一の符号に係る部分の説明は省略している。これらの図を参照して、実施の形態２のフィールドエミッション型面状光源１０においては、蛍光体付き陽極部２４を耐熱性支持部材３０に支持するとともに該耐熱性支持部材３０の両端をサイドパネル１６の内面の凹状支持部１６ａに遊設したことを特徴とするものである。耐熱性支持部材３０は例えば石英、等の耐熱性材料を用いることができる。

実施の形態２のフィールドエミッション型面状光源１０によれば、蛍光体付き陽極部２４を耐熱性支持部材３０に支持するとともに該耐熱性支持部材３０をサイドパネル１６に固定ではなくサイドパネル１６に対して動き得る状態に支持部１６ａに設けた（遊設した）から、フロントパネル１２と蛍光膜付き陽極部２４との間に熱膨張収縮に差異があっても、フロントパネル１２はその熱膨張収縮の差異により蛍光体付き陽極部２４との間で熱応力を受けることがなくなり、その結果、蛍光体２４ｂの発光と発光停止が繰り返されても、また、内部が真空でかつフロントパネル１２が薄肉構成であっても、フロントパネル１２は、熱応力で変形することを防止することができ、近年の大型・薄型化志向の液晶表示装置のバックライト用としたときでも、その大型・薄型化に耐久性に優れたバックライトとして提供することができる。

なお、図８で示すように、サイドパネル１６の内面から縦方向一対の凸部１６ｂ，１６ｂを設け、両凸部１６ｂ，１６ｂ間の凹部１６ｃに耐熱性支持部材３０の両端を遊設することができる。

凸部１６ｂ，１６ｂを一対ではなく、一方のみとし、単にその凸部１６ｂに耐熱性支持部材３０の両端を搭載する遊設形態でもよい。

本発明の実施の形態１に係るフィールドエミッション型面状光源の断面図である。 図１の要部の拡大図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態２に係るフィールドエミッション型面状光源の断面図である。 図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 図５のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 耐熱性支持部材を支持する支持部の変形例を示すサイドパネルと耐熱性支持部材との部分図である。

符号の説明

１０ フィールドエミッション型面状光源
１２ リアパネル
１４ フロントパネル
１６ サイドパネル
１８ パネルケース
２０ リブ
２２ 空間領域
２４ 蛍光体付き陽極部
２６ 電界放射型電子放出部
２８ 熱応力緩和材
３０ 耐熱性支持部材

Claims (3)

1. フロントパネル内面に電子の照射により発光する蛍光体を備えた蛍光体付き陽極部を設けたフィールドエミッション型面状光源において、
   フロントパネルの内面と陽極部の外面との間に、フロントパネルと蛍光体付き陽極部それぞれの熱膨張収縮の差に起因してフロントパネルに発生する熱応力を緩和する熱応力緩和材を設けた、ことを特徴とするフィールドエミッション型面状光源。
2. 熱応力緩和材がマイカである、ことを特徴とする請求項１に記載のフィールドエミッション型面状光源。
3. リアパネルとフロントパネルとの間を真空密封し、この真空密封空間に平面内一方向に間隔をあけて複数の電界放射型の電子放出部を平面内他方向ワイヤ状に互いにほぼ平行に配置する一方、フロントパネルの内面に上記複数の電子放出部が放出した電子の照射により発光する蛍光体を備えた蛍光体付き陽極部を設けたフィールドエミッション型面状光源において、
   フロントパネルの内面と蛍光体付き陽極部の外面との間に、フロントパネルと蛍光体付き陽極部それぞれの熱膨張収縮の差に起因してフロントパネルに発生する熱応力を緩和する熱応力緩和材を設けた、ことを特徴とするフィールドエミッション型面状光源。

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