JP5281253B2 - フィールドエミッション型面状光源 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置の背後直下に配置されて当該液晶表示装置を照明する直下配置型バックライトとして用いるフィールドエミッション型面状光源に関するものである。

従来のフィールドエミッション型面状光源には、遮光側と発光側一対のフラットパネル間の真空密封内部に蛍光体付き陽極と電子エミッタとを対向配置したものがある（特許文献１参照。）。

本出願人は、上記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配置型のバックライトとしてリア側フラットパネルの内面をリア側フラットパネル上に立設したフロント側フラットパネル補強用リブにより、底浅で奥行きに長い凹部を横方向複数個連続的に並べた形状とし、その凹部内底面上に奥行きに長いワイヤ状の電子エミッタを配置すると共に、内面に蛍光体付き陽極を設けたフロント側フラットパネルによりその凹部内空間を真空気密に覆ったフィールドエミッション型面状光源を開発している。そして、このフィールドエミッション型面状光源で課題となったのは、フロント側フラットパネル内面の蛍光体からは面内均一に発光させることができず、面方向における発光輝度が一様でなくなり発光むらが起こりやすいことであり、その原因を解明することであった。
特開２００１−３３８７２３

本出願人が鋭意研究した結果、上記開発にかかるフィールドエミッション型面状光源では、大型の液晶表示装置を背面から照明する直下配置型バックライトとして用いた場合、液晶表示装置の背面スペースは極めて狭く制約されており、そのために、上記両パネルのパネル面積が極めて広くなっているのに対して両パネルの対向間隔が極めて狭く、そのためガラス製のフロント側フラットパネルでは容易に変形して両パネルの対向間隔を面内均等に維持しにくい。そのため両パネル間に補強リブを介装することにより補強する必要があった。しかしながら、この補強リブの場合、絶縁性であるために、電子エミッタ配置空間内に配置した電子エミッタから放出した電子の一部が余剰電子として容易にリア側フラットパネル内面だけでなく補強リブ外側面にチャージアップしてしまい、このチャージアップした電子がある電界に達したときに電界破壊したり絶縁破壊したりし、その破壊した箇所等で異常放電を起こしやすく、またその異常放電の箇所も不定で特定しないことが、フロント側フラットパネル内面側の蛍光体の発光状態が均一化せず、発光むらすることに原因があったことを解明することができた。

したがって、本発明により解決すべき課題は、上記複数の凹部内に奥行きに長いワイヤ状の電子エミッタを配置するフィールドエミッション型面状光源において、フロント側フラットパネルの発光を均一化して発光品質を向上することである。

本発明によるフィールドエミッション型面状光源は、サイドパネルおよび複数のリブと共にリア側フラットパネルの内面上に底浅で奥行きに長い凹部を横方向複数連続的に形成し、フロント側フラットパネルにより前記凹部内空間を真空気密に覆い、前記フロント側フラットパネルの内面、前記サイドパネルの内側面、前記リア側フラットパネルの内面、さらに前記リブの両外側面に陽極を一体形成して、前記各凹部を前記陽極で取り囲み、前記各凹部の前記フロント側フラットパネルに形成した前記陽極の内面に蛍光体を形成し、前記各凹部の前記リア側フラットパネルに形成した前記陽極の内面に奥行き方向に延びる絶縁膜を設けると共に、前記絶縁膜上に奥行き方向に長くワイヤ状の電子エミッタを固定配置したことを特徴とするものである。

本発明では、上記凹部内面全体を陽極で取り囲むので、凹部内面に電子がチャージアップすることが防止され、チャージアップによる異常放電が生起しなくなると共に、電子エミッタは絶縁膜上に設けたので、電子エミッタの配置が空中架設する場合よりも容易であると共に、その絶縁膜にチャージアップした電子は絶縁膜下面の陽極に容易に抜けてしまう結果、絶縁膜がチャージアップして異常放電するようなことを効果的に防止することができ、その結果、電子エミッタは電界放射により均等に電子放出し、フロント側フラットパネル全体からの発光を均一化することができるようになる。

本発明の好ましい別の態様は、上記電子エミッタを導電性ワイヤの外周面のうちフロント側フラットパネルに対向する外周面にのみ電界放射炭素膜を成膜して構成することである。上記電界放射炭素膜は直径がｎｍオーダーの尖鋭な微細部分を多数備えたものであり、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ナノ炭素材料からなる。

以上のことから、本発明の面状光源を液晶表示装置の直下配置型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を得ることが可能となる。

もちろん、本発明の面状光源はバックライト以外に高輝度で発光均一性に優れた通常一般の照明ランプとしても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パネル面積を大きくかつ互いの対向間隔を狭くした結果、両パネル間に補強リブを介装したりしてチャージアップしやすい環境になっても、陽極により凹部内空間を取り囲む構造であるので、凹部内面がチャージアップせず、フロント側フラットパネル全体から均一発光することができる。その結果、本発明では、高入射効率と高輝度化とを期待し得る液晶表示装置の直下配置型バックライト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４を参照して本発明の参考例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、面状光源の動作説明のために供する要部の拡大断面図、図４は、実施の形態の面状光源を液晶表示装置の直下配置型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の周囲四方から垂直に立ち上がる４つのサイドパネル１６とからなる真空密封ケース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１６で囲まれて内部に浅底の複数の凹部２０を形成し、各凹部２０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では紙面を垂直に貫通する方向を奥行き方向、左右方向を横方向、上下方向を厚み方向という。厚み方向の寸法が短いと面状光源が薄型となり、奥行き方向および横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。

以上の真空密封ケース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２２が立設されている。各リブ２２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２２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２２の縦方向のリブ端面２２ａは、フロント側フラットパネル１４が真空密封ケース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とで形成される各凹部２０は、リブ２２により、奥行きが長い複数の小さい凹部２０に区画されている。各凹部２０は、サイドパネル１６内側面とフロント側フラットパネル１４内面とリア側フラットパネル１２内面とリブ２２両外側面とにより規定される。

各凹部２０それぞれのフロント側フラットパネル１４内面に、蛍光体２６付きの陽極２４が配置されている。

さらに陽極２４は、サイドパネル１６の内側面やリア側フラットパネル１２内面、さらにリブ２２両外側面にまで沿設されて形成されている。

このように凹部２０は陽極２４で取り囲まれ、この凹部２０内に奥行き方向ワイヤ状に電子エミッタ２８が空中架設されている。この電子エミッタ２８は、導電性ワイヤ２８ａ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２８ｂとから構成されている。電子エミッタ２８の両端は、その長手方向両側に位置するサイドパネル１６内面の円形穴１６ａの内底面に設けた両端固定穴１６ｂに挿入されて固定され、これによって、凹部２０内に空中架設されている。

以上の構成において、図３で示すように、陽極２４と電子エミッタ２８とに直流電源３０から直流電圧が印加されると、電子エミッタ２８から電界放射により陽極２４に向けて電子放出が行われ、これによって蛍光体２６は電子衝突で励起発光しフロント側フラットパネル１４から発光が行われる。一方、陽極２４には電子がチャージアップすることはない。

以上から参考例では、各凹部２０内に電子エミッタ２８を空中架設し、フロント側フラットパネル１４内面に蛍光体２６を配置すると共に上記凹部２０内空間全体を陽極２４で取り囲むことにより凹部２０内面を規定するリブ２２外側面やリア側フラットパネル１２内面やサイドパネル１６内側面に電子がチャージアップすることを防止することができ、凹部２０内面がチャージアップしなくなって、そのチャージアップによる異常放電が生起しなくなると共に、電子エミッタ２８は空中架設によりフロント側フラットパネル１４により近づき、より低い電界で電子エミッタ２８から電子を放出させやすくなる結果、フロント側フラットパネル１４全体からの発光を高輝度・高均一化を達成することができるようになる。

図４に参考例の面状光源１０を液晶表示装置３２の背面に直下配置型バックライトとして装着した状態を示している。

図５および図６を参照して実施の形態に係る面状光源を説明する。図５および図６において、参考例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。

実施の形態においては、各凹部２０内空間を個別に陽極２４で取り囲み、各凹部２０内の陽極２４上に奥行き方向に延びる絶縁膜３４を設けると共にこの絶縁膜３４上に電子エミッタ２８を固定配置したものである。実施の形態では、凹部２０内面全体に陽極２４を形成したので、凹部２０内面に電子がチャージアップすることが防止され、チャージアップによる異常放電は生起しなくなると共に、電子エミッタ２８は絶縁膜２４上に設けたので、電子エミッタ２８の配置が空中架設する場合よりも容易であると共に、その絶縁膜３４にチャージアップした電子は絶縁膜３４下面の陽極２４に容易に抜けてしまう結果、絶縁膜３４がチャージアップして異常放電するようなことを効果的に防止することができ、その結果、電子エミッタは電界放射により均等に電子放出し、フロント側フラットパネル１４全体からの発光を均一化することができるようになる。

本発明の参考例に係るフィールドエミッション型の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の面状光源の拡大断面図である。 図４は参考例の面状光源を液晶表示装置の直下配置型バックライトとして組み込んだ図である。 図５は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の断面図である。 図６は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

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 凹部
２２ リブ
２４ 陽極
２６ 蛍光体
２８ 電子エミッタ

Claims (1)

1. サイドパネルおよび複数のリブと共にリア側フラットパネルの内面上に底浅で奥行きに長い凹部を横方向複数連続的に形成し、フロント側フラットパネルにより前記凹部内空間を真空気密に覆い、
   前記フロント側フラットパネルの内面、前記サイドパネルの内側面、前記リア側フラットパネルの内面、さらに前記リブの両外側面に陽極を一体形成して、前記各凹部を前記陽極で取り囲み、
   前記各凹部の前記フロント側フラットパネルに形成した前記陽極の内面に蛍光体を形成し、
   前記各凹部の前記リア側フラットパネルに形成した前記陽極の内面に奥行き方向に延びる絶縁膜を設けると共に、前記絶縁膜上に奥行き方向に長くワイヤ状の電子エミッタを固定配置した、ことを特徴とするフィールドエミッション型面状光源。

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