JPH0519258A - 平面型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光の利用効率を向上させ、且つ液晶パネルの
発熱を防止する平面型液晶表示装置を提供する。 【構成】 平面型蛍光ランプ11から発せられた光は蛍光
膜４と前面パネル１間に設けられた干渉膜18により、光
の出射角度を法線方向の所定の狭角に絞込まれて出射光
は強められて液晶パネル10に入射する。この時、ガラス
パネル21上には光反射膜23が設けられており、Ｃの如く
光反射膜23の開口部を通過して液晶パネルの各画素に入
射する。それ以外の光はＤの如く光反射膜23で反射さ
れ、光源側に戻る。そして戻った光は蛍光膜４で散乱さ
れ、その内一部は光反射膜23の開口部を通過して液晶パ
ネル10の各画素に入射され、更にその残りは再度光反射
膜23で反射されるということを繰り返し、結果として液
晶パネル10の画素を通過する光が増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は平面型蛍光ランプをバッ
クライトとして利用した液晶ディスプレイや投写型プロ
ジェクタ等の光学機器に使用される平面型液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平３−３０２５２号公報（Ｈ
０１Ｊ ６３／０６）及び特願平３−３６０４７号公報
（Ｈ０１Ｊ ６３／０６）に記載されているような電子
線で蛍光体を励起して発光させる平面型光源は輝度制御
及び温度特性に優れ、更に入力を増大させることで超高
輝度を容易に得ることができる。

【０００３】図７に該平面型光源の断面斜視図を示し、
図８（ａ）に断面図を示す。図に従って構造を説明する
と、１は前面パネル、２はカソード（背面）パネル、3
a，3b，3cは枠ガラスである。そして前記前面パネル１
の内面に形成された蛍光膜４、及びこの蛍光膜４上にア
ルミニウムの蒸着により形成されたメタルバックの陽極
５が配され、陽極５の端部にはカーボンペースト等を介
して高圧供給部（図示略）が配されている。

【０００４】また、このガラス容器内には複数の架設用
ポスト６，６…により支持されたライン状カソード７，
７…、グリッド電極である一対のメッシュ状電極8a，8b
がある。メッシュ状電極8aはライン状カソード５から高
電圧が印加されている蛍光膜４に供給される電子の量を
制御し、8bにはメッシュ状電極8aにてカットオフを可能
にするために陽極５よりも低い電圧が印加される。そし
て、ライン状カソード７，７…より発生する電子が持つ
エネルギーは陽極５を通過して蛍光膜４を励起するた
め、ランプは高輝度で発光する。

【０００５】上述のような平面型光源をＬＣＤプロジェ
クションの光源に使用する場合の液晶パネル10と平面型
光源（単色）11の配置例の要部断面図を図９に示す。

【０００６】液晶パネル10は２枚のガラスパネル12a，1
2bの間に液晶13が封入されたものであり、このガラスパ
ネル12a，12bの対向面部分の内、一方のガラスパネル12
aには共通電極14が形成されている。

【０００７】また、もう一方のガラスパネル12b側に
は、信号線及び走査線やそれらのクロスポイントに設け
られた薄膜トランジスタ等の非線形素子15，15…、及び
該非線形素子15，15…により接続され、前記信号線及び
走査線間にＸＹマトリクス状に配された画素電極16によ
り液晶画素が夫々形成される。

【０００８】このような液晶パネル10では、ガラスパネ
ル12a側から光が入射すると、光励起により、前記薄膜
トランジスタから漏れ電流が生じたり、前記信号線及び
走査線周辺の光透過量のコントロールされない所から不
要な透過光を生じたりして、画像のコントラストが低下
する恐れがある。

【０００９】そこでこれを防止するために、液晶パネル
10の表示画素以外の部分には前記ガラスパネル12aに遮
光性の高い物質、例えばクロム等の薄膜（ブラックマト
リクス）17をパターニングすることによって不要な光が
入射しないようになっている。平面型光源11の蛍光膜４
から出た光は干渉膜18により光の出射方向を法線方向に
縮小され、且つ増幅されて液晶パネル10側へ出射する。
この時蛍光膜４に発生する熱は前面パネル１上に設けら
れた液冷部19の冷媒20の対流により素早く移動し、表面
温度が均一化される。なお、21は冷媒20の密閉容器を構
成するガラスパネルである。

【００１０】平面型光源11から出た光は液晶パネル10上
に貼付された偏光板22を通過し、図９中Ａのように液晶
13を通過するが、大部分の光は図９中Ｂのようにブラッ
クマトリクス17に入射する。このブラックマトリクス17
は、例えばクロムの場合、反射率は可視光域で５０％程
度であり、残りは吸収されて熱になるため、液晶パネル
10に悪影響を及ぼす原因となる。

【００１１】更に、ブラックマトリクス17により反射さ
れた光は再度偏光板22を通過し、液冷部19を通過して蛍
光膜４に戻り、ここで再度反射して干渉膜13の特性にあ
った光だけ（法線方向の所定の狭角に限定された光）を
再度液晶パネル10側に出射するが、偏光板22を数回にわ
たって通過し、且つブラックマトリクス17によって吸収
されてしまう。

【００１２】図10に平面型液晶表示装置の要部分解斜視
図を示す。平面型光源11をドットマトリクス表示の液晶
パネル10のバックライトとして利用する場合、蛍光膜４
は液晶パネル10の表示域29に対応して、略同等もしくは
少し大きめに形成され、更に該蛍光膜４を均一に発光さ
せるためにライン状カソード７の面積もほぼ同じ大きさ
が必要となる。しかしながら、上述の場合、蛍光膜４に
高圧を印加して励起発光させると、図８（ａ）に示す如
く、カソード面積の外部にも余剰電子が存在するため
に、高圧を更に上昇させたときに蛍光膜周辺部の発光ム
ラの原因となる。該発光ムラを防止するためには、図８
（ｂ）に示すごとく、有効発光面よりも高圧印加部（メ
タルバック陽極）５を拡大することが有効であるが、こ
の方法では余剰電子は高圧で加速されるために消費電力
としてはかなり大きくなってしまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
み成されたもので、以下の課題を解決するものである。

【００１４】実施例１〜３の発明は液晶パネルのブラッ
クマトリクスでの光の吸収により、液晶パネルが発熱
し、光の利用効率が低下するという課題を解決する。

【００１５】実施例４、５の発明は余剰電子に起因する
発光ムラの発生及び消費電力が増大するという課題を解
決する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のライン
状カソードから発生する電子を、メッシュ状制御電極に
より電子軌道を修正して蛍光膜及びメタルバックからな
る陽極に到達させることによって発光する平面型蛍光ラ
ンプと、該平面型蛍光ランプの前面パネル外面に配設さ
れる液晶パネルと、前記前面パネルと液晶パネルとの間
に配設され、且つ該液晶パネルの各画素に対応した開口
部を有する光反射膜と、を備えることを特徴とする平面
型液晶表示装置である。

【００１７】更に、前記平面型蛍光ランプの前面パネル
内面に干渉膜を配設するか、前記前面パネルと前記液晶
パネルとの間に干渉フィルタを配設するか、もしくは前
記光反射膜の開口部に対応したマイクロレンズを前記光
反射膜外面に配設する平面型液晶表示装置である。

【００１８】この時、前記干渉フィルタは赤色用、緑色
用及び青色用の３種類からなり、且つ前記光反射膜の各
開口部に位置している。

【００１９】更に、複数のライン状カソードから発生す
る電子を、メッシュ状制御電極により電子軌道を修正し
て蛍光膜及びメタルバックからなる陽極に到達させるこ
とによって発光する平面型蛍光ランプと、該平面型蛍光
ランプの前面パネル外面に配設される液晶パネルと、を
備え、前記平面型蛍光ランプのメッシュ状制御電極は前
記液晶パネルの表示域の形状に対応して形成されること
を特徴とする平面型液晶表示装置である。

【００２０】更に、前記平面型蛍光ランプの蛍光膜は前
記液晶パネルの表示域の形状に対応して形成される。

【００２１】そして、前記平面型蛍光ランプの前面パネ
ル近傍に液冷部を配設した平面型液晶表示装置である。

【００２２】

【作用】実施例１〜３の発明によれば、前方に向かう光
の内、必要な方向成分を持ち且つ必要な位置での光が取
出され、他は戻される。戻された光は再度蛍光膜で散乱
・反射されて前方に向かう。これを繰返すことにより、
結果として出射される光は増加する。

【００２３】実施例４、５の発明によれば、余剰電子は
メッシュ状電極の開口部以外で捕獲されるため、高圧で
加速されることがなくなり、無駄な消費電力は削減され
る。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００２５】（実施例１）図１は実施例１の平面型液晶
表示装置の要部断面図である。

【００２６】実施例１の特徴は平面型蛍光ランプ11上に
液晶パネル10の各画素に対応した開口部を持つ光反射膜
23を配することにある。この光反射膜23はアルミニウム
等の高反射率を持つ材質にて形成されている。

【００２７】図１に従ってさらに詳説する。例えば液晶
プロジェクタのバックライトに利用する場合において、
単色（赤色、緑色または青色）の蛍光膜４を持つ平面型
蛍光ランプ11から発せられた光は蛍光膜４と前面パネル
１間に設けられた干渉膜18により、光の出射角度を法線
方向の所定の狭角に絞込まれるため、結果として出射光
は強められて液冷部19を通過して液晶パネル10に入射す
る。この時、ガラスパネル21上には光反射膜23が設けら
れており、液晶パネル10の各画素には図１中Ｃの如く、
光反射膜23の開口部を通過して液晶13に入射するが、そ
れ以外の光は図１中Ｄの如く、この光反射膜23で反射さ
れ、光源側に戻る。そして戻った光は蛍光膜４で散乱さ
れ、その内一部は光反射膜23の開口部を通過して液晶パ
ネル10の各画素に入射され、更にその残りは再度光反射
膜23で反射されるということを繰り返し、結果として液
晶パネル10の画素を通過する光が増加する。

【００２８】（実施例２）図２は実施例２の平面型液晶
表示装置の要部断面図である。

【００２９】実施例２の特徴は上述の実施例１の光反射
膜23の開口部に赤色用干渉フィルタ24、緑色用干渉フィ
ルタ25及び青色用干渉フィルタ26を配設することにある
（但し、実施例２では平面型蛍光ランプ11の干渉膜18は
なくてもよい）。

【００３０】図２に従って更に詳説する。白色の蛍光膜
４を持つ平面型蛍光ランプ11から出る光の一部は光反射
膜23にて反射され、他の光は上述と同様、液晶の各画素
に対応した干渉フィルタ24，25，26に入射する。例とし
て赤色用干渉フィルタ24の場合について説明すると、赤
色用干渉フィルタ24に入射した光の赤色波長帯成分の
内、法線方向に対して所定の狭角（約１０°以内）の光
は図２中Ｒの如く、赤色用干渉フィルタ24を透過して液
晶パネル10に入射するが、それ以上の角度成分を持つ赤
色光及び他の波長帯の光は反射され、光源側へ戻る。こ
の戻り光は蛍光膜４で散乱され、再度前面パネル１側へ
出射される。この内一部は先述と同様、赤色用干渉フィ
ルタ24を通過するが、他は光反射膜23または赤色用干渉
フィルタ24にて反射される。これを繰返して、赤色光
（図中Ｒ）は赤色用干渉フィルタ24、緑色光（図中Ｇ）
は緑色用干渉フィルタ25、青色光（図示略）は青色用干
渉フィルタ26を通過して液晶パネル10の各画素を通過す
る。

【００３１】（実施例３）図３は実施例３の平面型液晶
表示装置の要部断面図である。

【００３２】実施例３の特徴は上述の実施例１の光反射
膜23と液晶パネル10との間に、光反射膜23の開口部に対
応してマイクロレンズ27を配することにある（但し、実
施例３では平面型蛍光ランプ11の干渉膜18はなくてもよ
い）。

【００３３】図３に従って更に詳説する。平面型光源11
のガラスパネル21上には光反射膜23が配設され、更にこ
の上にマイクロレンズアレイ28が配設されている。この
マイクロレンズアレイ28は液晶パネル10に当接する面側
に複数のマイクロレンズ27，27…を有しており、且つ各
マイクロレンズ27は光反射膜23の開口部及び液晶パネル
10の画素と夫々対応している。

【００３４】平面型光源11から出射される光は光反射膜
23と蛍光膜４との間で反射を繰返して光反射膜23の開口
部から液晶パネル10側に光が出射される。この開口部か
ら出た光は図３中Ｅの如く、マイクロレンズ27の作用に
より平行光または液晶の各画素に収束するように変換さ
れ、殆ど液晶の画素を通過することになる。

【００３５】（実施例４）実施例４の特徴は液晶パネル
10の表示域29に対応してメッシュ状電極8bの形状を形成
することにある。この結果、余分な電子は高圧の印加さ
れている陽極５に入射しない。図４は実施例４の平面型
液晶表示装置の要部分解斜視図であり、ドットマトリク
ス表示の液晶パネルを使用した例である。図５は自動車
のメータやヘッドアップディスプレイ等に使用されるセ
グメント表示の液晶パネルを使用した例の平面型液晶表
示装置の要部分解斜視図である。

【００３６】（実施例５）実施例５の特徴は液晶パネル
10の表示域29に対応してメッシュ状電極8bの形状を形成
すると共に、蛍光膜４も表示域29に対応して形成したこ
とにある。この場合も前述の実施例４と同様、余分な電
子は高圧の印加されている陽極５に入射しない。図６は
実施例５の平面型液晶表示装置の要部分解斜視図であ
る。

【００３７】

【発明の効果】実施例１の発明によれば、従来の如く、
ブラックマトリクスでの光の吸収はなくなると共に、液
晶パネルに配設されている偏光板を一度通過した光は殆
ど戻ることはなく、光の利用効率は向上し、更に液晶パ
ネルの発熱も軽減されて長寿命化を図ることができる。

【００３８】実施例２の発明によれば、実施例１と同
様、光の利用効率の向上及び液晶パネルの長寿命化を図
ることができる。更に液晶パネルの各画素を任意に赤
色、緑色、青色の画素に対応させることも可能となる。

【００３９】実施例３の発明によれば、実施例１及び２
と同様、光の利用効率の向上及び液晶パネルの長寿命化
を図ることができる。

【００４０】実施例４の発明によれば、余分な電子はメ
ッシュ状電極8bを通過し難くなり、発光ムラの軽減及び
無駄な消費電力の削減が実現される。

【００４１】更に実施例５の発明によれば、実施例４の
効果に加えて、蛍光膜を形成している蛍光体の使用量を
減少することができるため、コストダウンが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】平面型液晶表示装置の実施例１の要部断面図で
ある。

【図２】平面型液晶表示装置の実施例２の要部断面図で
ある。

【図３】平面型液晶表示装置の実施例３の要部断面図で
ある。

【図４】平面型液晶表示装置の実施例４の要部分解斜視
図である。

【図５】平面型液晶表示装置の実施例４の要部分解斜視
図である。

【図６】平面型液晶表示装置の実施例５の要部分解斜視
図である。

【図７】従来の平面型蛍光ランプの要部断面斜視図であ
る。

【図８】従来の平面型蛍光ランプの要部断面図である。

【図９】従来の平面型液晶表示装置の要部断面図であ
る。

【図10】従来の平面型液晶表示装置の要部分解斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ 前面パネル ４ 蛍光膜 ５ メタルバック陽極 8a，8b メッシュ状電極 10 液晶パネル 11 平面型光源 17 ブラックマトリクス 18 干渉膜 19 液冷部 22 偏光板 23 光反射膜 24 赤色用干渉フィルタ 27 マイクロレンズ 28 マイクロレンズアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金谷 経一 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 坂田 政弘 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のライン状カソードから発生する電
   子を、メッシュ状制御電極により電子軌道を修正して蛍
   光膜及びメタルバックからなる陽極に到達させることに
   よって発光する平面型蛍光ランプと、 該平面型蛍光ランプの前面パネル外面に配設される液晶
   パネルと、 前記前面パネルと液晶パネルとの間に配設され、且つ該
   液晶パネルの各画素に対応した開口部を有する光反射膜
   と、 を備えることを特徴とする平面型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記平面型蛍光ランプは前面パネル内面
   に干渉膜を配設することを特徴とする請求項１記載の平
   面型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記前面パネルと前記液晶パネルとの間
   に干渉フィルタを配設することを特徴とする請求項１記
   載の平面型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記干渉フィルタは赤色用、緑色用及び
   青色用の３種類からなり、且つ前記光反射膜の各開口部
   に位置することを特徴とする請求項３記載の平面型液晶
   表示装置。
5. 【請求項５】 前記光反射膜の開口部に対応したマイク
   ロレンズを前記光反射膜外面に配設することを特徴とす
   る請求項１記載の平面型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 複数のライン状カソードから発生する電
   子を、メッシュ状制御電極により電子軌道を修正して蛍
   光膜及びメタルバックからなる陽極に到達させることに
   よって発光する平面型蛍光ランプと、 該平面型蛍光ランプの前面パネル外面に配設される液晶
   パネルと、 を備え、前記平面型蛍光ランプのメッシュ状制御電極は
   前記液晶パネルの表示域の形状に対応して形成されるこ
   とを特徴とする平面型液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記平面型蛍光ランプの蛍光膜は前記液
   晶パネルの表示域の形状に対応して形成されることを特
   徴とする請求項６記載の平面型液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記平面型蛍光ランプは前面パネル近傍
   に液冷部を配設することを特徴とする請求項１〜７記載
   の平面型液晶表示装置。