JPH1040872A

JPH1040872A - 平面型光源および液晶ディスプレイ

Info

Publication number: JPH1040872A
Application number: JP8197437A
Authority: JP
Inventors: Katsuhide Misono; 勝秀御園
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】導光板の薄型を可能にしながら、高い発光効
率を呈し、かつ長寿命で、液晶バックライトなどに適す
る平面型光源、液晶ディスプレイを提供。【解決手段】軸方向に沿って管壁面に帯状の導電性層
３が設けられ無電極蛍光ランプ２と；無電極蛍光ランプ
２を周辺の少なくとも一端面部に配置・装着し、無電極
蛍光ランプ２の入射光を他端側に導光しながら一主面に
放射する導光板１と；導光板１の他主面に一体的に配置
された導電性層４と；無電極蛍光ランプ２の導電性層３
および導光板１の導電性層４の間に数ギガヘルツ以上の
高周波電力を印加する高周波発生装置５とを有すること
を特徴とする平面型光源である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平面型光源に係り、
さらに詳しくは液晶ディスプレイのバックライトに適す
るるサイドライト型の平面型光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイのバックライトとし
て、たとえば特開平7-169311号公報に示されているよう
に、アクリル樹脂板などの透光性樹脂板の一端部（側
面）に、光源を配置・装着し、光源からの放射光を透光
性樹脂板内に導き、対向する他端側に導光しながら、一
主面に光を放射させるサイドライト型のバックライトが
開発されている。ここで、サイドライト型は、直下式の
場合に比べて、バックライトの厚さを薄くでき、また、
発光面の輝度を均一にできるなどの利点を有するため注
目されている。

【０００３】ところで、液晶ディスプレイの薄型化など
の要求に対応して、バックライトの薄型化に対する要求
も強く、光源として、管径 2mm程度の細管型冷陰極蛍光
ランプが使用されるようになって来ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
細管型冷陰極蛍光ランプを光源とした場合は、次のよう
な不都合が認められる。すなわち、所要の輝度を得るた
めに、電流を増やすと電極の消耗・損失が大きく、バッ
クライトの省電力を図ることができないだけでなく、電
極部の黒化も促進されて短寿命化する問題がある。ま
た、熱陰極蛍光ランプの場合は、電流を増やしても電極
の消耗・損失が冷陰極のときよりも少ないが、細管化が
制約される。つまり、冷陰極が棒状であるのに対し、熱
陰極はフィラメントコイル状であるため、電極構造の点
で細管化が難しく、また、寿命の点で冷陰極ランプに劣
るという問題がある。

【０００５】上記のように、冷陰極蛍光ランプおよび熱
陰極蛍光ランプの場合は、いずれも電極を封装（封有）
するため、光源の細管化が制約され、結果的に、液晶バ
ックライトの薄型化，コンパクト化に限界があった。

【０００６】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、導光板の薄型を可能にしながら、高い発光効率を
呈し、かつ長寿命で、液晶バックライトなどに適する平
面型光源および液晶ディスプレイを提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、軸方
向に沿って管壁面に帯状の導電性層が設けられ無電極蛍
光ランプと；無電極蛍光ランプを周辺の少なくとも一端
面部に配置・装着し、無電極蛍光ランプの入射光を他端
側に導光しながら一主面に放射する導光板と；導光板の
他主面に一体的に配置された導電性層と；無電極蛍光ラ
ンプの導電性層および導光板の導電性層の間に数ギガヘ
ルツ以上の高周波電力を印加する高周波発生装置とを有
することを特徴とする平面型光源である。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の平面型
光源において、無電極蛍光ランプおよび導光板端面部の
対接する領域の空間を透光性誘電体で充填したことを特
徴とする。

【０００９】上記発明は、いわゆる相互には独立してい
る導光板と無電極蛍光ランプとを組み合わせた構成を採
っている。ここで、導光板に組み合わせる無電極蛍光ラ
ンプは、たとえば直管型，Ｌ字型，コの字型などであ
り、一般的に、管外径が 1〜 4mm程度である。また、導
光板は、たとえばガラスやアクリル樹脂などの透光性絶
縁材料を素材としたものが挙げられ、その厚さは 2〜 6
mm程度で、かつ無電極蛍光ランプを装着・配置する周辺
端面部を段付き型に加工してある。つまり、一般的に
は、段付き部に無電極蛍光ランプを装着・配置し、導光
板内に端面から光を導入するように構成されている。

【００１０】なお、この平面型光源の構成において、無
電極蛍光ランプと導光板端面部とが対接する領域で両者
間に形成される空間を、たとえばシリコーン樹脂やフッ
素樹脂、あるいはガラスなどの耐熱・耐候性が良好な透
光性誘電体で充填しておくと、高周波電力がランプと結
合し易く、また、光の伝播・導光性が向上する。

【００１１】請求項３の発明は、少なくとも一周辺部に
無電極型の蛍光ランプ放電部が形成・配置され、無電極
蛍光ランプ放電部の入射光を対向する周辺側に導光しな
がら一主面に放射する導光板と；導光板の他主面に一体
的に配置された導電性層と；無電極蛍光ランプ放電部に
沿って配設された帯状の導電性層と；帯状の導電性層お
よび導光板の導電性層の間に数ギガヘルツ以上の高周波
電力を印加する高周波発生装置とを有することを特徴と
する平面型光源である。

【００１２】請求項４の発明は、請求項３記載の平面型
光源において、無電極蛍光ランプ放電部の蛍光体層の下
地としてアルミニウム、チタン、シリコンの酸化物から
選んだ少なくとも１種の酸化物層を有することを特徴と
する。

【００１３】上記無電極型の蛍光ランプ放電部の形状
は、直管型，Ｌ字型，コの字型などであり、また、導光
板に一体的に形設・配置は、たとえば所定周辺部に溝を
設け、かつこの溝面に蛍光体層を設けた透光性絶縁板２
枚を、溝部を対向・位置合わせし、この溝内に水銀や希
ガスなどの放電媒体を封入して、気密に積層一体化して
行われる。ここで、溝の形状、深さ、幅などは、蛍光ラ
ンプ放電部に対応して任意に設定される。この構成で
は、無電極蛍光ランプ放電部が、導光板の周辺部に埋め
込み型に装着・配置され、放射した光が導光板内に導入
し、伝播するように構成されている。

【００１４】さらに、この蛍光ランプ放電部の構成にお
いて、蛍光体層の下地層として、たとえば酸化アルミニ
ウム、酸化チタン、酸化ケイ素などの膜厚数μm 程度の
膜を予め介挿しておくと、導光板が樹脂製の場合でも良
好な耐久性を呈する。

【００１５】上記各発明において、導光板の他主面およ
び無電極蛍光ランプに一体的に配置された導電性層は、
たとえば銅箔，アルミニウム箔，銀メッキ層などであ
り、これら両導電性層間に数ギガヘルツ以上（たとえば
2.45 GHz）の高周波電力を印加する高周波発生装置は、
たとえばマクネトロンである。ここで、導光板の他主面
に配置された導電性層と無電極蛍光ランプ面に配置され
た導電性層との間に、高周波電力を印加すると、“マイ
クロストリップ”として知られている現象、すなわち高
周波の電磁界が無電極蛍光ランプ面に配置された導電性
層に沿って集中する。

【００１６】この電磁界の集中は、無電極蛍光ランプの
絶縁破壊を招来して点灯する。そして、無電極蛍光ラン
プ内に生じたプラズマは、マイクロストリップを介して
電磁的に結合するので、無電極蛍光ランプの管壁とプラ
ズマとの間のシース電位は低く保たれ、高い発光効率で
の光放射がなされる。

【００１７】上記各発明において、蛍光体層を形成する
蛍光体としては、たとえばアンチモン・マンガン付活ハ
ロリン酸カルシウムなどのハロリン酸塩系、あるいはユ
ーロピウム付活酸化イットリウム（ Y₂ O₃：Eu）…発
光ピーク波長 611nmの赤色発光蛍光体…、テルビウム付
活りん酸ランタン・セリウム（LaPO₄：Ce，Tb）…発光
ピーク波長 543nmの緑色発光蛍光体…、および 2価のユ
ーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム（Ba
Mg₂Al₁₆ O₂₇：Eu）…発光ピーク波長 452nmの青色発光
蛍光体…を組み合わせた蛍光体（３波長発光形）などが
が挙げられる。請求項５の発明は、液晶ディスプレイ本
体と；液晶ディスプレイ本体の背面にバックライトとし
て設置された請求項１ないし請求項４いずれか一記載の
平面型光源とを有することを特徴とする液晶ディスプレ
イである。

【００１８】この発明において、液晶ディスプレイ本体
は、液晶テレビ用，OA機器用など各種の文字・画像表示
用が対象になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照して実施
例を説明する。

【００２０】図１は第１の実施形態の平面型光源の要部
構成を示す展開斜視図である。図１において、１は一周
辺の端面部が段付き加工された厚さ 2mm，幅 220mm，長
さ 165mmのアクリル樹脂板から成る導光板で、一主面
（前面）に有効に光が放射されるように、他主面（背面
・裏面）には適当なドットパターン（図示省略）が形設
されている。２は軸方向に沿って管壁面に帯状の導電性
層（たとえば銅箔）３が一体的に設けられ無電極蛍光ラ
ンプである。ここで、無電極蛍光ランプ２は、外管径
1.5mm，長さ 210mmで、内壁面に３波長域発光の蛍光体
層が設けられ、かつ適量の水銀および希ガスが封入され
た直管型のものである。

【００２１】また、４は前記導光板１の他主面に一体的
に配置された導電性層（たとえば銅箔）で、接地されて
いる。５は前記無電極蛍光ランプ２の導電性層３および
導光板１の導電性層４の間に、たとえば同軸ケーブル６
を介して数ギガヘルツ以上（たとえば2.45 GHz）の高周
波電力を印加する高周波発生装置（たとえばマグネトロ
ン）である。さらに、７は前記無電極蛍光ランプ２の係
止および導電性層３との電気的な接続を兼ねる接続導
体、８は無電極蛍光ランプ２の係止片である。上記組み
立てた平面型光源（サイドライト型）は、所要の電気的
な接続などを行い高周波発生装置５から、同軸ケーブル
６を介して無電極蛍光ランプ２の導電性層３および導光
板１の導電性層（接地）４の間に、2.45 GHzの高周波電
力を印加したところ、全面的に一様な高い発光効率で、
安定した光放射が行われた。

【００２２】すなわち、2.45 GHzの高周波電力を印加す
ると、マイクロ波の分野でよく知られている“マイクロ
ストリップ”によって、高周波の電磁界が無電極蛍光ラ
ンプ２の導電性層３に集中する。この高周波電磁界の集
中（電磁界の高強度化）によって、無電極蛍光ランプ２
の内外間が見掛上絶縁破壊し、無電極蛍光ランプ２内で
プラズマの発生・点灯を行う。このとき、無電極蛍光ラ
ンプ２内で生じたプラズマは、前記の高周波電磁界と結
合し、無電極蛍光ランプ２の管璧とプラズマとの間に低
いシース電位を保って、全体的に一様な輝度の高効率な
発光が得られた。なお、上記構成の平面型光源におい
て、直管型の無電極蛍光ランプ２の代りに、図２ (a)，
(b)にそれぞれ斜視的に示すようなＬ字型やコの字型の
無電極蛍光ランプ２′，２″を装着・配置することもで
きる。この場合、導光板１としては、対応する２つの周
辺端面部や３つの周辺端面部に、無電極蛍光ランプ
２′，２″を装着・配置するための段付き加工を施した
もの用いる。

【００２３】図３は、第２の実施形態の平面型光源の要
部構成を示す断面図である。図２において、１は一周辺
の端面部が段付き加工された厚さ 2mm，幅 220mm，長さ
165mmのアクリル樹脂板から成る導光板で、一主面（前
面）に有効に光が放射されるように、他主面（背面・裏
面）には適当なドットパターン（図示省略）が形設され
ている。２は軸方向に沿って管壁面に帯状の導電性層
（たとえば銅箔）３が一体的に設けられ無電極蛍光ラン
プである。ここで、無電極蛍光ランプ２は、外管径 1.5
mm，長さ 210mmで、内壁面に３波長域発光の蛍光体層が
設けられ、かつ適量の水銀および希ガスが封入された直
管型のものである。

【００２４】また、４は前記導光板１の他主面に一体的
に配置された導電性層（たとえば銅箔）で、接地されて
いる。６は同軸ケーブルであり、高周波発生装置（図示
省略）で発生させた数ギガヘルツ以上（たとえば2.45 G
Hz）の高周波電力を前記無電極蛍光ランプ２の導電性層
３および導光板１の導電性層４の間に印加するものであ
る。さらに、７は前記無電極蛍光ランプ２の係止および
導電性層３との電気的な接続を兼ねる接続導体、９は導
光板１の段付き端面と無電極蛍光ランプ２とが成す空間
部を充填した透光性のシリコーン樹脂層である。

【００２５】導光板１の段付き端面と無電極蛍光ランプ
２との空間部を透光性のシリコーン樹脂層９で充填した
この平面型光源の場合は、高周波電力を印加して点灯動
作を行ったとき、高周波電磁界と無電極蛍光ランプ２内
に発生したプラズマとの結合がさらに強まり（高周波電
磁界とプラズマとの結合係数向上）、光源としての効率
向上が認められた。

【００２６】また、この構成では、無電極蛍光ランプ２
の発熱が充填したシリコーン樹脂層９を介して導光板１
に伝わり放熱され易いので、無電極蛍光ランプ２に大き
な高周波電力を印加して高輝度化を図っても、水銀蒸気
圧の上昇が抑制され、黒化の発生などに起因する短寿命
化の問題もなかった。

【００２７】図４は、上記平面型光源を装着した液晶デ
ィスプレイの要部構成の概略を示す側面図である。図４
において、10はOA機器用の液晶ディスプレイ本体、11は
前記液晶ディスプレイ本体10の背面に、バックライトと
して設置された平面型光源である。この液晶ディスプレ
イを駆動動作させたところ、高品質な画像表示が行わ
れ、前記平面型光源が液晶バックライトとして適するこ
とが確認された。

【００２８】図５ (a)は、第３の実施形態の平面型光源
の要部構成を示す展開斜視図、図５(b)は一部を拡大し
て示す断面図である。図５ (a)， (b)において、12は少
なくとも一周辺部に無電極型の蛍光ランプ放電部13を形
設・配置した厚さ 2mm，幅 220mm，長さ 165mmのガラス
板（あるいはアクリル樹脂板）から成る導光板で、一主
面（前面）に有効に光が放射されるように、他主面（背
面・裏面）には適当なドットパターン（図示省略）が形
設されている。

【００２９】ここで、導光板12は厚さ 1mmのガラス板 1
2a， 12bを張り合わせた構成を成し、一辺の端縁部面に
対応して幅 1mm，深さ 0.5mmの溝がそれぞれ形設されて
いる。そして、この溝内壁面には蛍光体層 13aが設けら
れており、ガラス板 12a， 12bを張り合わせたとき、フ
リットガラスによる封止で気密な蛍光ランプ放電部13を
形成するように成っている。なお、この蛍光ランプ放電
部13の構成に当たっては、水銀や希ガスの所要量が封入
される。

【００３０】また、14は、前記蛍光ランプ放電部13に沿
って、導光板12の一主面（ガラス板12a面）に一体的に
設けられ帯状の導電性層（たとえば銅箔）であり、15は
前記導光板12の他主面（ガラス板 12b面）に、一体的に
配置され接地される導電性層（たとえば銅箔）である。
16は前記無電極の蛍光ランプ放電部13に対応する導電性
層14および導光板12の導電性層15の間に、たとえば同軸
ケーブル17を介して数ギガヘルツ以上（たとえば2.45 G
Hz）の高周波電力を印加する高周波発生装置（たとえば
マグネトロン）である。

【００３１】上記の平面型光源（サイドライト型）は、
所要の電気的な接続などを行い高周波発生装置16から、
同軸ケーブル17を介して無電極の蛍光ランプ放電部13に
対応する導電性層14および導光板12の導電性層（接地）
15の間に、2.45 GHzの高周波電力を印加したところ、全
面的に一様な高い発光効率で、安定した光放射が行われ
た。

【００３２】すなわち、2.45 GHzの高周波電力を印加す
ると、マイクロ波の分野でよく知られている“マイクロ
ストリップ”によって、高周波の電磁界が無電極の蛍光
ランプ放電部13に対応する導電性層14に集中する。この
高周波電磁界の集中（電磁界の高強度化）によって、無
電極の蛍光ランプ放電部13との間が見掛上絶縁破壊し、
無電極の蛍光ランプ放電部13内でプラズマの発生・点灯
を行う。このとき、無電極の蛍光ランプ放電部13内で生
じたプラズマは、前記の高周波電磁界と結合し、導光板
12の一主面とプラズマとの間に低いシース電位を保っ
て、全体的に一様な輝度の高効率な発光が得られた。

【００３３】なお、上記構成の平面型光源において、直
管型の蛍光ランプ放電部13の代りに、図６ (a)， (b)に
それぞれ斜視的に示すようなＬ字型やコの字型の無電極
の蛍光ランプ放電部13′，13″を形設・配置することも
できる。

【００３４】図７は第４の実施形態の平面型光源の要部
構成の一部を拡大して示す断面図である。すなわち、こ
の構成例は、前記第３の実施形態の場合と基本的に同様
の構成を採っており、導光板12のガラス板を透光性アク
リル板 12c， 12dとし、また、無電極の蛍光ランプ放電
部13の構成において、蛍光体層 13aの下地層として厚さ
数μm の酸化アルミニウム層 13bを設けた他は、図５
(a)， (b)に図示した場合と同様の構成を成している。
ここで、酸化アルミニウム層 13bの代りに、酸化チタン
層，酸化ケイ素層であっても同様である。

【００３５】上記の平面型光源（サイドライト型）は、
所要の電気的な接続などを行い高周波発生装置16から、
同軸ケーブル17を介して無電極の蛍光ランプ放電部13に
対応する導電性層14および導光板12の導電性層（接地）
15の間に、2.45 GHzの高周波電力を印加したところ、全
面的に一様な高い発光効率で、安定した光放射が行われ
た。この構成では、前記蛍光ランプ放電部13の内壁面に
酸化アルミニウム層 13bを下地として介挿したことによ
り、導光板12が透光性アクリル板であっても、蛍光ラン
プ放電部13は良好な耐久性を保持するだけでなく、軽量
化および低コスト化を図ることができた。

【００３６】なお、本発明は、上記実施例に限定される
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採ることができる。たとえば無電極蛍光ランプもし
くは無電極の蛍光ランプ放電部の蛍光体層は３波長域発
光型以外の蛍光体で形成してもよいし、また、印加する
高周波電力は、2.45 GHz以外の高周波であってもよい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、蛍光
ランプが誘導結合性プラズマとして動作するので、シー
ス電位も低くなって、冷陰極型に比べて大幅に向上した
発光効率を呈する。しかも、無電極であるため、長時間
の点灯・使用でも電極の飛散などに起因する黒化も低減
するので長寿命であるとともに、電極の封入省略化で、
さらなる細管化も可能となって、バックライトなどの薄
型化が図られる。

【００３８】請求項３および４の発明によれば、光源本
体および導光板の一体化によって、低コストにて、長寿
命，高発光効率の薄型バックライトなど提供できる。

【００３９】請求項５の発明によれば、長寿命，高発光
効率，高品質な平面型光源の使用によって、高性能な液
晶ディスプレイを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の平面型光源の要部構成を展開
して示す斜視図。

【図２】(a)， (b)は第１の実施形態の平面型光源にお
ける変形例で装着・配置する無電極蛍光ランプの異なる
形状例を示す斜視図。

【図３】第２の実施形態の平面型光源の要部構成を展開
して示す斜視図。

【図４】第１の実施形態の平面型光源をバックライトと
した液晶ディスプレイの構成例の要部を示す側面図。

【図５】(a)は第３の実施形態の平面型光源の要部構成
を展開して示す斜視図， (b)は一部を拡大して示す断面
図。

【図６】(a)， (b)は第３の実施形態の平面型光源にお
ける変形例で形設・配置した無電極の蛍光ランプ放電部
の異なる形状例を示す斜視図。

【図７】第４の実施形態の平面型光源の要部の一部を拡
大して示す断面図。

【符号の説明】

１，12……導光板２，２′，２″……無電極蛍光ランプ３……無電極蛍光ランプに設けた導電体層４，15……導光板の他主面に配置した導電体層５，16……高周波発生装置６，17……同軸ケーブル７……接続導体８……係子片９……透光性誘電体の充填層 10……液晶ディスプレイ本体 11……平面型光源 12a， 12b……ガラス板 12c， 12d……アクリル樹脂板 13，13′，13″……無電極の蛍光ランプ放電部 13a……蛍光体層 13b……下地層 14……無電極の蛍光ランプ放電部対応して設けた導電体
層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に沿って管壁面に帯状の導電性層
が設けられ無電極蛍光ランプと；無電極蛍光ランプを周
辺の少なくとも一端面部に配置・装着し、無電極蛍光ラ
ンプの入射光を他端側へ導光しながら一主面に放射する
導光板と；導光板の他主面に一体的に配置された導電性
層と；無電極蛍光ランプの導電性層および導光板の導電
性層の間に数ギガヘルツ以上の高周波電力を印加する高
周波発生装置と；を有することを特徴とする平面型光
源。
【請求項２】無電極蛍光ランプおよび導光板端面部の
対接する領域の空間を透光性誘電体で充填したことを特
徴とする請求項１記載の平面型光源。
【請求項３】少なくとも一周辺部に無電極型の蛍光ラ
ンプ放電部が形成・配置され、無電極蛍光ランプ放電部
の入射光を対向する周辺側に導光しながら一主面に放射
する導光板と；導光板の他主面に一体的に配置された導
電性層と；無電極蛍光ランプ放電部に沿って配設された
帯状の導電性層と；帯状の導電性層および導光板の導電
性層の間に数ギガヘルツ以上の高周波電力を印加する高
周波発生装置と；を有することを特徴とする平面型光
源。
【請求項４】無電極蛍光ランプ放電部の蛍光体層の下
地としてアルミニウム、チタン、シリコンの酸化物から
選んだ少なくとも１種の酸化物層を有することを特徴と
する請求項３記載の平面型光源。
【請求項５】液晶ディスプレイ本体と；液晶ディスプ
レイ本体の背面にバックライトとして設置された請求項
１ないし請求項４いずれか一記載の平面型光源と；を有
することを特徴とする液晶ディスプレイ。