JP4691363B2

JP4691363B2 - フィールドエミッション型面状光源

Info

Publication number: JP4691363B2
Application number: JP2005000802A
Authority: JP
Inventors: 方紀羽場
Original assignee: Pureron Japan Co Ltd
Current assignee: Pureron Japan Co Ltd
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2025-01-05
Also published as: JP2006190539A

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、リア側フラットパネルとフロント側フラッ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、フロント側フラッ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側フラッ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、このフロント側フラッ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比較的薄肉に構成されているため、液晶表示装置の大型化かつ薄型化に伴ない、フロント側フラットパネルには過大な真空圧がかかり、変形を受け易いという課題がある。
特開２００１−３３８７２３

したがって、本発明により解決すべき課題は、フロント側フラットパネルが内圧で変形しにくくして、大型かつ薄型に対応可能なフィールドエミッション型の面状光源を提供することである。

本発明によるフィールドエミッション型面状光源は、周囲のサイドパネルと共に底浅の凹部を形成するリア側フラットパネルと、上記リア側フラットパネル上に装着されて上記凹部を蓋するフロント側フラットパネルとを備えて上記凹部内を真空に封止したフィールドエミッション型面状光源であって、上記フロント側フラットパネルの内面全体に、陽極を上記フロント側フラットパネル側に配置し、蛍光体を上記リア側フラットパネル側に配置して蛍光体付き陽極部を設け、上記リア側フラットパネルの内面に互いに平行に長く延びる複数のリブを隣り合うどうしの間に間隔をあけて立設し該複数のリブのリブ端面で上記フロント側フラットパネルを上記蛍光体付き陽極部を介して支持して該フロント側フラットパネルの補強を行い、上記リブにより上記凹部内の空間を該隣り合うリブ間で構成される複数の空間領域に区画し、各空間領域内において、電界放射型電子放出部を上記リブの長手方向に沿ってワイヤ状に配置し、該電界放射型電子放出部が放出した電子を各空間領域に臨む上記蛍光体付き陽極部には直接の照射により上記蛍光体を発光させ、また、上記フロント側フラットパネル内面と上記リブ端面との間に介在する蛍光体付き陽極部には、上記フロント側フラットパネル側に配置した陽極に対して電子が放出されることで、上記フロント側フラットパネル内面と上記リブ端面との間に位置する上記リア側フラットパネル側に配置した上記蛍光体の発光を可能としたことを特徴とするものである。

上記電界放射型電子放出部は、そ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放出させることができて好ましい。カーボン膜は、例えば、チューブ形状、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。

本発明の面状光源によると、リア側フラットパネルとフロント側フラットパネルそれぞれのパネル面積を大きくし、かつ、両パネルの対向間隔を狭くして大型でかつ薄型の面状光源とした場合、フロント側フラットパネルは内部の真空圧により変形力を受けるが、フロント側フラットパネルはリブ端面により複数箇所で支持されて補強されているので、変形するおそれが軽減される。また、厚み方向により薄型としても、電界放射型電子放出部をリブの長手方向に沿ってワイヤ状態となし、かつ、蛍光体付き陽極部をフロント側フラットパネルの内面に設けたので、その薄型化に対応して蛍光体付き陽極と電界放射型電子放出部との配置スペースを十分に確保することができる。

本発明の面状光源は、リブ端面と対向するフロント側フラットパネル内面にも蛍光体付き陽極部を設けたので、リブを複数配置してもフロント側フラットパネル全体から光を最大効率で出射することができるようになる。

以上のことから、本発明のフィールドエミッション型面状光源を液晶表示装置の直下にバックライトとして用いた場合、入射効率および入射光量に優れたバックライトとして用いることが可能となり、直下方式の利点である液晶表示装置への光の入射効率をより高くし、一層の高輝度化を達成することができる。

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（単に面状光源という）を詳細に説明する。

図１ないし図５を参照して本発明の参考例１に係る面状光源を説明する。図１は、面状光源の側面方向の断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、図１の要部の拡大断面図、図４は、面状光源の部分破断斜視図、図５は参考例の面状光源を液晶表示装置のバックライトとして組み込んだ図である。

これらの図を参照して、面状光源１０は、リア側フラットパネル１２と、リア側フラットパネル１２と対向配置されたフロント側フラットパネル１４と、リア側フラットパネル１２の周囲から垂直に立ち上がる４つのサイドパネル１６ａ−１６ｄとからなる真空密封パネルケース１８を有する。リア側フラットパネル１２はその周囲を４つのサイドパネル１６ａ−１６ｄ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側フラットパネル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あるいは厚み方向といい、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側フラットパネル１２とフロント側フラットパネル１４との対向間の奥行き方向という。縦方向の寸法が短いと面状光源が薄型となり、横および奥行き方向寸法が大きいと面状光源の光出射面積が大型となる。

リア側フラットパネル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、フロント側フラットパネル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、リア側フラットパネル１２の内面上には横方向で対向する２辺の両サイドパネル１６間に横方向等間隔で奥行き方向に互いに平行に長く延びる複数のリブ２０が立設されている。各リブ２０の奥行き寸法は互いに等しく、サイドパネル１６の奥行き寸法よりも短い。各リブ２０の奥行き方向両端は、奥行き方向両側で対向するサイドパネル１６の内側面から間隔をあけて配設されている。リブ２０の縦方向のリブ端面２０ａは、フロント側フラットパネル１４がパネルケース１８内の真空圧で変形しないように該フロント側フラットパネル１４の内面を支持して補強している。

リア側フラットパネル１２と４つのサイドパネル１６とで形成される凹部空間は、リブ２０により、縦方向に狭く横方向に広く奥行き方向に長い複数の小さい空間領域２２に区画されている。各空間領域２２それぞれの縦横方向ほぼ中央には、蛍光体付きの陽極部２４が配置され、この蛍光体付き陽極部２４の横方向両側でかつ縦方向中央に２つの電界放射型電子放出部２６が配置されている。蛍光体付き陽極部２４と電界放射型電子放出部２６は奥行き方向に互いに平行にワイヤ状に長く延びて配設されている。

蛍光体付き陽極部２４は、導電性ワイヤ２４ａと、その外周面に設けた蛍光膜２４ｂとから構成されている。電界放射型電子放出部２６は、導電性ワイヤ２６ａと、その外周面に設けられた、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。

各空間領域２２において、面状光源の薄型化のためリア側フラットパネル１２とフロント側フラットパネル１４との対向間隔は極めて狭くなっており、また、面状光源の大型化のためリア側フラットパネル１２とフロント側フラットパネル１４の横および奥行き方向の寸法は大きくなっている。

以上の構成において、空間領域２２は、面状光源の薄型化のため、縦方向には極めて狭いが、横と奥行き方向には広くなっていて、その横と奥行き方向に広い空間を利用して空間領域２２の横方向中央に蛍光体付き陽極部２４を配置し、その横方向両側に電界放射型電子放出部２６を配置したので、電界放射型電子放出部２６から放出された電子により蛍光体付き陽極部２４の蛍光体２４ｂを効率的に発光させることができる。この場合、蛍光体付き陽極部２４の横方向両側に電界放射型電子放出部２６を配置したので、蛍光体２４ｂをその全周にわたり発光させて、その発光効率が向上している。

図５に参考例１の面状光源１０を液晶表示装置３０の背面にバックライトとして装着した状態を示している。

図６および図７を参照して参考例２に係る面状光源を説明する。図６および図７において、参考例１の面状光源と対応する部分には同一の符号を付している。

参考例２においては、電界放射型電子放出部２６を縦横方向ほぼ中央で奥行き方向ワイヤ状に延ばして配置し、蛍光体付き陽極部２４をリア側フラットパネル１２とリブ２０それぞれの内側面に設けたものである。

参考例２の面状光源１０においては、フロント側フラットパネル１４はリブ端面２０ａにより複数箇所で支持されて補強されているので、面状光源１０が大型でかつ薄型としても変形するおそれがない。また、薄型としても、電界放射型電子放出部２６を奥行き方向ワイヤ状で配置し、蛍光体付き陽極部２４をリア側フラットパネル１２とリブ２０それぞれの内側面に設けたから、電界放射型電子放出部２６からの電子放出面積を十分大きく確保し、それに対応して蛍光体付き陽極２４の面積を十分に大きく確保することができ、十分な発光量で高輝度に発光できる面状光源１０を得ることができる。

図８ないし図１０を参照して本発明の実施の形態３に係る面状光源を説明する。図８ないし図１０において、参考例１、参考例２の面状光源と対応する部分には同一の符号を付している。

実施の形態３においては、各リブ端面２０ａそれぞれと対向するフロント側フラットパネル１４内面にも蛍光体付き陽極部２４を設けたことを特徴とする。電界放射型電子放出部２６からの電子は、空間領域２２に対向する蛍光体付き陽極部２４に直接の衝突により蛍光体２４ｂを発光させるとともに、リブ端面２０ａと対向する蛍光体付き陽極部２４に電子の回り込みによりその蛍光体２４ａを発光可能としている。

以上の構成を備えた実施の形態３の面状光源では、リブ２０に邪魔されることなくフロント側フラットパネル１４内面に設けた蛍光体付き陽極部２４の蛍光体２４ｂ全体から光を出射することができるので、フロント側フラットパネル１４の全面からの発光が可能となり、リブ２０で縞模様のような輝度むらもなく均一かつ高輝度発光が可能となる。

図１１ないし図１３を参照して本発明の参考例４に係る面状光源を説明する。この面状光源１０においては、空間領域２２において、リア側フラットパネル１２、フロント側フラットパネル１４、リブ２０それぞれに電子放出部２６から放出した電子が有する電荷を帯電させて電荷飽和させて陽極部２４の外表面の蛍光体に効率的に電子が照射されるよう透明電極（ＩＴＯ）からなるチャージアップ防止膜２８が形成されている。チャージアップ防止膜２８は若干負に帯電されている。

チャージアップ防止膜２８が設けられていない場合、電子放出部２６から放出された電子の一部はリア側フラットパネル１２やフロント側フラットパネル１４やリブ１６に衝突してチャージアップし、そのチャージアップした電子は、陽極部２４の外表面の蛍光体に反発されて、いわゆる電子の蹴られ現象を生じ、蛍光体２４ｂの一部に発光しない領域が発生する。この電子の蹴られ現象を防止するため、リア側フラットパネル１２、フロント側フラットパネル１４、リブ２０にチャージアップ防止膜２８を形成する。このチャージアップ防止膜２８により、電子放出部２６から放出された電子はチャージアップされずに済み、蛍光体２４ｂに衝突することができる。なお、陽極部２６の外表面の蛍光体２４ｂの外表面に電子衝突の照射により蛍光体がチャージアップしたり、分解、劣化したり等の現象を防止するため酸化インジウム等の特性劣化防止膜を設けてもよい。なお、リア側フラットパネル１２やリブ２０にはチャージアップ防止膜２８に加えて、内表面にアルミニウム蒸着あるいはアルミニウムに銀等を蒸着した光反射処理を施すことができる。

本発明の参考例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Ａ−Ａ線に沿う断面図である。図１の要部の拡大断面図である。面状光源の部分破断斜視図である。液晶表示装置の直下に配置した面状光源を示す図である。本発明の参考例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６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本発明の実施の形態３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８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。本発明の参考例４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１１のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。図１１の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１０フィールドエミッション型面状光源
１２リア側フラットパネル
１４フロント側フラットパネル
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チャージアップ防止膜

Claims

周囲のサイドパネルと共に底浅の凹部を形成するリア側フラットパネルと、上記リア側フラットパネル上に装着されて上記凹部を蓋するフロント側フラットパネルとを備えて上記凹部内を真空に封止したフィールドエミッション型面状光源であって、
上記フロント側フラットパネルの内面全体に、陽極を上記フロント側フラットパネル側に配置し、蛍光体を上記リア側フラットパネル側に配置して蛍光体付き陽極部を設け、
上記リア側フラットパネルの内面に互いに平行に長く延びる複数のリブを隣り合うどうしの間に間隔をあけて立設し該複数のリブのリブ端面で上記フロント側フラットパネルを上記蛍光体付き陽極部を介して支持して該フロント側フラットパネルの補強を行い、
上記リブにより上記凹部内の空間を該隣り合うリブ間で構成される複数の空間領域に区画し、各空間領域内において、電界放射型電子放出部を上記リブの長手方向に沿ってワイヤ状に配置し、該電界放射型電子放出部が放出した電子を各空間領域に臨む上記蛍光体付き陽極部には直接の照射により上記蛍光体を発光させ、また、上記フロント側フラットパネル内面と上記リブ端面との間に介在する蛍光体付き陽極部には、上記フロント側フラットパネル側に配置した陽極に対して電子が放出されることで、上記フロント側フラットパネル内面と上記リブ端面との間に位置する上記リア側フラットパネル側に配置した上記蛍光体の発光を可能とした、ことを特徴とするフィールドエミッション型面状光源。