JP4725454B2 - バックライトシステム - Google Patents
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しかしながら、冷陰極蛍光ランプ8には水銀が含まれており、環境への配慮から水銀を含まない光源が望まれている。
放電管51に塗布される蛍光体53は、白色光を得る場合、赤色光用蛍光体53,緑色光用蛍光体53及び青色光用蛍光体53を混合して使用する。ランプ5点灯時、放電管51に封入されたキセノンガスから172nmの真空紫外光が発生し、蛍光体53が励起される。励起された蛍光体53からは、赤色光,緑色光及び青色光の励起光が発生し、混色されることで白色光となる。外部電極型希ガス蛍光ランプ5からの照射光92は、図14(a)に示すように、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の長手方向に対して垂直方向の断面で見ると概略360°方向に照射される無指向性の光92である。
そこで、本発明の目的は、青色光の点灯時間の経過に伴う光量低下を抑制すると共に、表示面74の色むらを防止したバックライトシステム1を提供することにある。
外部電極型希ガス蛍光ランプと青色発光ダイオードを組み合わせることにより、外部電極型希ガス蛍光ランプの点灯時間経過に伴う青色光の光量低下を、青色発光ダイオードによる青色光により補うことができ、バックライトシステムからの点灯時間経過に伴う青色光の光量低下を抑制できる。
また、青色発光ダイオードをランプ直下に配置することにより、バックライトシステムの点灯時に、青色発光ダイオードの青色光をバックライトシステムの光照射口に直接照射することを抑制でき、ランプ内で青色発光ダイオードの青色光が拡散されることでランプの励起光と青色発光ダイオードの青色光を混色できるので、表示面の色むらの発生を抑制できる。
図1は本発明のバックライトシステム1の概略構成を示しており、バックライトシステム1を分解した斜視図である。図2は、バックライトシステム1を組み立てたときのバックライトシステム1の長手方向に対して垂直方向の断面図である。
バックライトシステム1は光照射口24を有する矩形状の筐体2と、プリント基板31と、青色発光ダイオード32と、反射シート4と、外部電極型希ガス蛍光ランプ5と、ランプホルダ6と、拡散板71と、拡散シート72と、プリズムシート73とを具えている。
筐体2には、四枚の矩形状の例えばポリカーボネート樹脂に取り囲まれると共に光照射口24に対向する一面の外面に、プリント基板31が適合する溝部21(図1には図示しない。図2ではプリント基板31が適合している部分に相当する。)が筐体2の長手方向に向かって形成される。さらに、筐体2の光照射口24に対向する筐体2の溝部21を有する一面には、青色発光ダイオード32が適合する穴部23が形成される。
筐体2の長手方向(図中X軸方向)にある対向する二面それぞれには、ランプホルダ6が適合する穴部22が形成される。
外部電極型希ガス蛍光ランプ5は、長手方向の両端をランプホルダ6の穴部61に嵌合され、筐体2の長手方向にある対向する二面のそれぞれの穴部22(図中X軸方向にある筐体2の穴部22)にランプホルダ6を配置され固定することで、筐体2に支持される。複数の外部電極型希ガス蛍光ランプ5は、バックライトシステム1の光照射方向9に対して垂直方向(図中Z軸方向)に、平行に配置される。
図3は図2のバックライトシステム1の外部電極型希ガス蛍光ランプ5,反射シート4,筐体2,青色発光ダイオード32,プリント基板31とを拡大した説明図である。図3(a)は外部電極型希ガス蛍光ランプ5の長手方向に対して垂直方向の断面図であり、(b)は斜視図である。
図4は図3の青色発光ダイオード32を拡大した説明図であり、SMD構造の発光ダイオード32である。図4(a)は青色発光ダイオード32の断面図であり、(b)は斜視図である。
外部電極型希ガス蛍光ランプ5は、管状の例えばソーダガラス等の融点の低いガラスからなる放電管51と、放電管51の外面の長手方向の概略全長に亘って離隔するように配置された一対の概略帯状の外部電極52と、放電管51の内面の長手方向の概略全長に亘って塗布される蛍光体53と、放電管51の内部に封入される放電ガスとから構成される。
外部電極52は、例えばアルミニウムからなる導電性テープから形成され、放電管51の外面に貼り付けることにより配置される。また、外部電極52は、例えば銀からなる導電性ペーストから形成され、スクリーン印刷し、焼き付けることにより配置したものであっても良い。
一対の外側電極52の長手方向にある一方の端部のそれぞれに外部リード54が接続され、外部リード54は図示しない電源に接続される。
蛍光体53は、ランプ点灯時に、青色の励起光が照射される青色光用蛍光体53として例えばBaMgAl10O17:Euと、緑色の励起光が照射される緑色光用蛍光体53として例えばLaPO4:Tbと、赤色の励起光が照射される赤色光用蛍光体53として例えば(Y,Gd)BO3:Euとを混合したものであり、放電管51の内面に膜厚を例えば15μmで塗布される。
放電ガスは、例えばキセノンガス又はキセノンと他の希ガスの混合ガスであり、その封入量は例えば24KPaである。
青色発光ダイオード32の内部に、例えばInGaNからなる発光ダイオードチップ33が基板36上に載置される。基板36の側面には一対の電極34が離隔されるように配置され、一方の電極34が例えば金などの金属線37を介して発光ダイオードチップ33に接続され、他方の電極34が図示しない配線により電気的に接続される。基板36上に載置される発光ダイオードチップ33は例えばシリコン樹脂により封止される。発光ダイオードチップ33を封止する例えばシリコン樹脂は発光ダイオード32の光照射口35となる。
青色発光ダイオード32の光照射口35がプリント基板31に対向しないように、青色発光ダイオード32の一対の電極34はプリント基板31上の図示しない配線に電気的に接続され、プリント基板31は図示しない電源に接続される。
青色発光ダイオード32が接続されたプリント基板31は、筐体2の穴部22に青色発光ダイオード32を突出させ、筐体2の溝部21に適合するように配置される。これにより、青色発光ダイオード32の光照射口35が筐体2の図示しない光照射口に対向される。
穴部41を設けた反射シート4は、穴部41が青色発光ダイオード32に適合するように配置される。
外部電極型希ガス蛍光ランプ5は青色発光ダイオード32と筐体2の図示しない光照射口に挟まれるように配置され、青色発光ダイオード32の光照射口35は外部電極型希ガス蛍光ランプ5の管径の範囲Lにあるランプ5直下Mになるように配置される。
バックライトシステム1は点灯時、図示しない電源から電力が供給されることにより、外部電極型希ガス蛍光ランプ5及び青色発光ダイオード32が点灯される。外部電極型希ガス蛍光ランプ5は電力が供給されることにより、封入される放電ガスであるキセノンガスから、172nmの真空紫外光が発生し、放電管51内に塗布された蛍光体53を励起させ、青,緑及び赤色の励起光を発生させる。放電管51内で発生した励起光は放電管51内で混色され、放電管51外へ無指向性の照射光92を照射する。一方、青色発光ダイオード32は電力が供給されることにより、青色発光ダイオードチップ33から青色光が照射され、青色発光ダイオード32の光照射口35から光照射方向9に向かう指向性の光91が照射される。
青色発光ダイオード32がランプ5直下に配置され、青色発光ダイオード32の光照射口35と筐体2の光照射口24が外部電極型希ガス蛍光ランプ5を介して対向配置されることにより、青色発光ダイオード32からの青色光91は、外部電極型希ガス蛍光ランプ5に照射され、放電管51の内部に取り込まれる。外部電極型希ガス蛍光ランプ5の内面に塗布された蛍光体53によって乱反射されることで、青色発光ダイオード32の青色光は外部電極型希ガス蛍光ランプ5の励起光と混色され外部に無指向性の光92として照射される。筐体2の光照射方向9とは反対の方向に照射された光は、筐体2の光照射口24と対向する反射シート4によって光照射方向9に反射される。外部電極型希ガス蛍光ランプ5からの照射光92や反射シート4からの反射光は、筐体2の光照射口24から照射される。
外部電極型希ガス蛍光ランプ5に青色発光ダイオード32を組み合わせることにより、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の点灯時間経過に伴う青色光用蛍光体53の劣化による青色光の低下を、青色発光ダイオード32による青色光により補うことができ、バックライトシステム1からの点灯時間経過に伴う青色光の早期の光量低下を抑制できる。
さらに、青色発光ダイオード32が外部電極型希ガス蛍光ランプ5のランプ5直下に配置されることにより、バックライトシステム1の点灯時に青色発光ダイオード32の青色光を筐体2の光照射口24に直接照射することを抑制でき、多数の拡散板71や拡散シート72を適用しなくても図示しない液晶表示面又は図示しない店頭表示面の色むらの発生を抑制できる。
その上、青色発光ダイオード32の青色光が外部電極型希ガス蛍光ランプ5に照射され、外部電極型希ガス蛍光ランプ5内に青色発光ダイオード32の青色光が好適に取り込まれる。このため、外部電極型希ガス蛍光ランプ5内の蛍光体53の励起光と青色発光ダイオード32の青色光が外部電極型希ガス蛍光ランプ5内の蛍光体53に乱反射させることができ、好適に混色させることができる。
図5はバックライトシステム1の外部電極型希ガス蛍光ランプ5,反射シート4,筐体2,青色発光ダイオード32,プリント基板31とを拡大した説明図である。図5は外部電極型希ガス蛍光ランプ5の長手方向に対して垂直方向の断面図である。
図5は、放電管51内に塗布された蛍光体53を長手方向に向かって一部削除したアパーチャ部55を有する点で、図3と異なる。
青色発光ダイオード32の光照射口35が、筐体2の光照射口24(図1に図示する。図5では図示しない。)に向かい、ランプ5直下に配置されると共に、外部電極型希ガス蛍光ランプ5のアパーチャ部55に対向配置される。
これにより、バックライトシステム1点灯時、青色発光ダイオード32から照射される青色光が、外部電極型希ガス蛍光ランプ5のアパーチャ部55から好適に取り入れられ、外部電極型希ガス蛍光ランプ5内の蛍光体53によって拡散され、蛍光体53からの励起光と好適に混色される。
さらに、青色発光ダイオード32が外部電極型希ガス蛍光ランプ5のランプ5直下に配置されることにより、バックライトシステム1の点灯時に青色発光ダイオード32の青色光を筐体2の光照射24口に照射することを抑制でき、多数の拡散板71や拡散シート72を適用しなくても図示しない液晶表示面又は図示しない店頭表示面の色むらの発生を抑制できる。
その上、青色発光ダイオード32が外部電極型希ガス蛍光ランプ5のランプ5直下に配置されると共に青色発光ダイオード32の光照射口35が外部電極型希ガス蛍光ランプ5のアパーチャ部55に対向することにより、青色発光ダイオード32の青色光が外部電極型希ガス蛍光ランプ5に照射され、外部電極型希ガス蛍光ランプ5のアパーチャ部55から青色発光ダイオード32の青色光が好適に取り込まれる。このため、外部電極型希ガス蛍光ランプ5内の蛍光体53の励起光と青色発光ダイオード32の青色光が外部電極型希ガス蛍光ランプ5内の蛍光体53に乱反射させることができ、好適に混色させることができる。
図6ないし図8はバックライトシステム1の外部電極型希ガス蛍光ランプ5,反射シート4,筐体2,青色発光ダイオード32,プリント基板31とを拡大した説明図である。図6及び図7は外部電極型希ガス蛍光ランプ5の長手方向に対して垂直方向の断面図であり、図8拡大したバックライトシステム1の斜視図である。
図6は、管軸を中心に外部電極型希ガス蛍光ランプ5を回転させた点で図3と相違する。
図7は、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の長手方向に対して垂直方向の断面のランプ5直下において、複数の青色発光ダイオード32を配置した点で、図3と相違する。
図8は、青色発光ダイオード32を外部電極型希ガス蛍光ランプ5の長手方向のランプ5直下に、不規則に配置した点で、図3と相違する。
本発明の第1の実施形態は図6ないし図8の構成であってもかまわなく、図3の構成と同様の効果を得られる。
図9はバックライトシステム1の外部電極型希ガス蛍光ランプ5,反射シート4,筐体2,青色発光ダイオード32,プリント基板31とを拡大した説明図であり、(a)は外部電極型希ガス蛍光ランプ5の長手方向に対して垂直方向の断面図であり、(b)は斜視図である。
図9は反射シート4に突部を形成した点で図3と相違する。
外部電極型希ガス蛍光ランプ5の長手方向のランプ5直下に配置された青色発光ダイオード32は、反射シート4の突部42に挟まれるように配置される。
また、外部電極型希ガス蛍光ランプ5からの照射光のうち青色発光ダイオード32の方向に放射される光92は、突部42を有する反射シート4に反射されることにより、青色発光ダイオード32からの青色光と混色させることができる。
青色発光ダイオード32が反射シート4の突部42に挟まれることにより、バックライトシステム1の点灯時に青色発光ダイオード32の青色光を筐体2の光照射口24に照射することを防止でき、多数の拡散板71や拡散シート72を適用しなくても図示しない液晶表示面又は店頭表示面の色むらの発生を防止できる。
さらに、反射シート4の突部42は反射機能を有することにより、青色発光ダイオード32の青色光が外部電極型希ガス蛍光ランプ5内に好適に取り込むことができ、外部電極型希ガス蛍光ランプ5内の蛍光体53に乱反射されることにより、好適に混色させることができる。
その上、反射シート4の突部42が外部電極型希ガス蛍光ランプ5の長手方向に延びるように形成されることにより、外部電極型希ガス蛍光ランプ5からの照射光のうちで青色発光ダイオード32に向かって照射される光は突部42を有する反射シート4に反射されることにより、青色発光ダイオード32からの青色光と好適に混色させることができる。
第3の実施形態は、外部電極型希ガス蛍光ランプ5と青色発光ダイオード32の光量を規定した点で、第1の実施形態と相違する。
外部電極型希ガス蛍光ランプ5からの青色光と青色発光ダイオード32の青色光の光量比を調整することにより、点灯時間の経過に伴うバックライトシステム1からの照射光の色バランスの変化を抑制することができる。
実験は、外部電極型希ガス蛍光ランプ5と青色発光ダイオード32を用いた。
実験には図14に示す従来の外部電極型希ガス蛍光ランプ5を用いた。外部電極型希ガス蛍光ランプ5は、ガラス管の放電管51と、放電管51の外面の長手方向の概略全長に亘って離隔するように配置された一対の外部電極52と、放電管51の内面の長手方向の概略全長に亘って塗布される蛍光体53と、放電管51の内部に封入される放電ガスとから構成される。放電管51の内面に塗布される蛍光体53は、青色光用蛍光体53がBaMgAl10O17:Euと、緑色光用蛍光体53がLaPO4:Tbと、赤色光用蛍光体53が(Y,Gd)BO3:Euとを混合したものである。放電ガスはキセノンガスを24KPa封入した。外部電極型希ガス蛍光ランプ53の外周面には図示しない透光性を有した保護チューブを密着して覆うように配置した。外部電極52には、電源を電気的に接続した。外部電極型希ガス蛍光ランプ5は、ピーク電圧を3.5KV、点灯周波数を50KHzの矩形波パルスにして印加することにより点灯させた。
一方、実験は図4に示す青色発光ダイオード32を用いた。青色発光ダイオード32は、基板36上にInGaNの発光ダイオードチップ33を載置させ、一対の電極34と発光ダイオード32とを電気的に接続させ、発光ダイオードチップ33をシリコン樹脂によって封止して形成した。青色発光ダイオード32の電極には電源を電気的に接続した。青色発光ダイオード32は、駆動電圧を3.6V、電流を25mAにして印加することにより点灯させた。
実験方法は、外部電極型希ガス蛍光ランプ5及び青色発光ダイオード32をそれぞれ点灯させ、それぞれの光源から10mm離隔した位置に分光器を配置して、各発光スペクトルにおける光量を測定し、点灯時間の経過に伴う光量変化を観察した。測定した発光スペクトルは、青色の発光スペクトルとして450nmを、緑色の発光スペクトルとして544nmを、赤色の発光スペクトルとして627nmを選択して観察した。
まず、図10に、外部電極型希ガス蛍光ランプ5と青色発光ダイオード32の測定結果を示す。外部電極型希ガス蛍光ランプ5は、青色光,緑色光及び赤色光の各発光スペクトルの点灯時間の経過に伴う光量の相対強度を示している。一方、青色発光ダイオード32は、青色光の発光スペクトルの点灯時間の経過に伴う光量の相対強度を示している。
図10に示されるように、外部電極型希ガス蛍光ランプ5は、点灯時間の経過に伴い、赤色光及び緑色光に比較すると青色光の光量低下が著しいことが分かる。このため、点灯開始時の外部電極型希ガス蛍光ランプ5からの照射光の色バランスが、点灯時間の経過に伴い青色光が低下した照射光となることにより、変化していることが分かる。一方、青色発光ダイオード32の青色光は、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光に比べて、光量の低下が抑制されていることから、光量寿命に優れていることが分かる。
次に、図10の実験結果を基に、2つの光源の全青色光の光量に対して、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光と青色発光ダイオード32の青色光の光量の比率を50%と50%にして計算し、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の緑色光の光量の相対強度と比較すると、図11の結果になった。
図11に示されるように、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光の光量:青色発光ダイオード32の青色光の光量=50%:50%の点灯時間の経過に伴う相対強度は、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の緑色光の点灯時間の経過に伴う相対強度と近接していることが分かる。このため、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光の光量と青色発光ダイオード32の青色光の光量を50%と50%に規定することにより、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の緑色光の光量寿命とほぼ同じにすることができ、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の点灯開始時の色バランスが点灯時間の経過に伴う青色光の光量低下による色バランス変化を抑制できる。
最後に、図10の実験結果を基に、2つの光源の全青色光の光量に対して、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光と青色発光ダイオード32の青色光の光量の比率を15%と85%にして計算し、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の赤色光の光量の相対強度と比較すると、図12の結果となった。
図12に示されるように、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光の光量:青色発光ダイオード32の青色光の光量=15%:85%の点灯時間の経過に伴う相対強度は、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の赤色光の点灯時間の経過に伴う相対強度と近接していることが分かる。このため、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光の光量と青色発光ダイオード32の青色光の光量を15%:85%に規定することにより、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の赤色光の光量寿命とほぼ同じにすることができ、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の点灯開始時の色バランスが点灯時間の経過に伴う青色光の光量低下による色バランス変化を抑制できる。
上記結果から以下に考察する。
外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光の点灯時間の経過に伴う光量低下量に対して、青色発光ダイオード32の青色光の点灯時間の経過に伴う光量低下量は少ない。つまり、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光の光量寿命に対して青色発光ダイオード32の青色光の光量寿命が優れていることから、外部電極型希ガス蛍光ランプ5に青色発光ダイオード32を組み合わせたバックライトシステム1は、外部電極型希ガス蛍光ランプ5のみの青色光の点灯時間の経過に伴う光量低下を抑制できる。
さらに、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の青色光の光量をバックライトシステムの所望の全青色光の光量の50%ないし15%にし、これに対して青色発光ダイオード32の青色光の光量をバックライトシステムの所望の全青色光の光量の50%ないし85%にすることにより、点灯時間の経過に伴う青色光の光量低下を、外部電極型希ガス蛍光ランプ5の赤色光及び緑色光の点灯時間の経過に伴う光量低下の範囲内とすることができ、バックライトシステム1の点灯開始時の色バランスの点灯時間経過に伴う変化を抑制することができる。
2 筐体
21 筐体の溝部
22 筐体の穴部
23 筐体の溝部を有する一面の穴部
24 筐体の光照射口
31 プリント基板
32 発光ダイオード
33 発光ダイオードチップ
34 電極
35 発光ダイオードの光照射口
36 基板
37 金属線
4 反射シート
41 反射シートの穴部
42 反射シートの突部
5 外部電極型希ガス蛍光ランプ
51 放電管
52 外部電極
53 蛍光体
54 外部リード
55 アパーチャ部
6 ランプホルダ
61 ランプホルダの穴部
71 拡散板
72 拡散シート
73 プリズムシート
74 液晶表示面又は店頭表示面
8 冷陰極蛍光ランプ
9 バックライトシステムの光照射方向
91 青色発光ダイオードからの照射光
92 外部電極型希ガス蛍光ランプからの照射光
Claims (3)
- 放電管の外面に一対の外部電極を備えた外部電極型希ガス蛍光ランプと発光ダイオードからなる光照射口を有したバックライトシステムにおいて、
前記発光ダイオードは青色発光ダイオードであって、
前記発光ダイオードをランプ直下に配置すると共に前記一対の外部電極間に位置する蛍光体に対向させたことを特徴とするバックライトシステム。 - 前記バックライトシステムの光照射口に対向した一面に反射シートが配置され、
前記反射シートに光照射口方向に延びる突部を形成したことを特徴とする請求項1に記載のバックライトシステム。 - 前記外部電極型希ガス蛍光ランプの青色光用蛍光体からの青色光の光量を前記バックライトシステムの全青色光の50%ないし15%にし、これに対して青色発光ダイオードからの青色光の光量を前記バックライトシステムの全青色光の50%ないし85%にしたことを特徴とする請求項1に記載のバックライトシステム。
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