(57)【要約】【課題】リブを設けなくてもフロン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構造としたときに発光むらをなくし均一かつ高輝度発光を可能とすること。【解決手段】ドーム状のフロントパネル１２を横方向に複数並設し、各フロントパネル１２に対応して複数のリアパネル１６を横方向に配置し、各フロントパネル１２の内面に蛍光体付きアノード膜１４を設け、各リアパネル１６それぞれの内面側にワイヤ状カソード１８を配置し、横方向に隣接するフロントパネル１２間において隣接する側のパネル部分１２ａの厚さをパネル高さが低くなるに従い厚くした構造。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向断面がドーム状をなす複数のフロントパネルを横方向に並設するとともに奥行き方向に延ばして配置し、各フロントパネルに対応して複数のリアパネルを横方向に配置し、各フロントパネルそれぞれの内面に蛍光体付きアノード膜を設けるとともに各リアパネルそれぞれの内面側の横方向中央位置にワイヤ状カソードを奥行き方向に延ばして配置し、複数のフロントパネルのうち互いに横方向に隣接するフロントパネル間において隣接する側のパネル部分の厚さをパネル高さが低くなるに従い厚くして吸光度を大きくした、ことを特徴とするフィールドエミッション型面状光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このような直下方式の面状光源には、フロントパネルの内面に蛍光体付きアノード膜を設け、リアパネルの内面に蛍光体付きアノード膜に対向して電子放出用カソードを配置した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、フロントパネル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。
【０００４】
そこで、本出願人は、特願２００５−０００８０２号（発明の名称「フィールドエミッション型面状光源」）でフロントパネルとリアパネルとの間に奥行き方向に長く延びる複数のリブを横方向に間隔をあけて立設し該複数のリブのリブ端面でフロントパネルを支持して該フロントパネルの補強を行う発明を出願している。しかしながら、このリブでは、蛍光体付きアノード膜の蛍光体からの発光光がリブで邪魔されてフロントパネル前方に出射されにくくなり、フロントパネル前方からの発光光に縞模様状の発光むらが発生するという不具合がある。
【特許文献１】特開２００１−３３８７２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明により解決すべき課題は、リブを設けなくてもフロン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構造とし、そのうえで、発光むらなく均一かつ高輝度発光を可能とした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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるフィールドエミッション型面状光源は、横方向断面がドーム状をなす複数のフロントパネルを横方向に並設するとともに奥行き方向に延ばして配置し、各フロントパネルに対応して複数のリアパネルを横方向に配置し、各フロントパネルそれぞれの内面に蛍光体付きアノード膜を設けるとともに各リアパネルそれぞれの内面側の横方向中央位置でワイヤ状カソードを奥行き方向に延ばして配置し、複数のフロントパネルのうち互いに横方向に隣接するフロントパネル間において隣接する側のパネル部分の厚さをパネル高さが低くなるに従い厚くして吸光度を大きくしたことを特徴とするものである。
【０００７】
上記複数のフロントパネルは横方向に並設されているが、それらが分離されていると一体化されているとを問わず含むものである。例えば、一枚のガラス材から構成されていても、上記のように複数のドーム形状部分を備えていれば本発明のフロントパネルに含むものである。上記複数のリアパネルは横方向に配置されているが、それらが分離されていると一体化されているとを問わず含むものである。例えば、リアパネルが一枚のガラス材から構成されていても、上記のように複数のドーム状フロントパネルに対向している部分を備えていれば本発明のリアパネルに含むものである。
【０００８】
上記ワイヤ状カソードは、導電性ワイヤの表面に尖鋭な微細部分を多数備えたカーボン膜を電子放出部として形成して構成することが好ましい。導電性ワイヤの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。
【０００９】
本発明のフィールドエミッション型面状光源によると、各リアパネルと各フロントパネルそれぞれのパネル面積を横方向幅、奥行き方向幅共に大きくして大型でかつ薄型の面状光源としても、複数のフロントパネルそれぞれが横方向断面がドーム状をなして横方向に並設されているので、フロントパネルとリアパネルとの間の内圧を受けて変形するおそれが軽減される。
【００１０】
本発明のフィールドエミッション型面状光源によると、複数のフロントパネルの隣接間に対応する位置にリブを用いていないから、蛍光体の発光光の強度が従来のようにリブにより低下され、その低下した箇所で縞模様状に暗くならずに済む。
【００１１】
以上において、本発明のフィールドエミッション型面状光源によると、複数のフロントパネルの隣接間では、リブが無いために明暗の縞模様が発生するおそれがない。しかしながら、隣接するフロントパネルの横方向で対向するパネル部分の肉厚が同じであれば、各パネル部分それぞれから出射する互いの発光光がパネル部分が接近するほど強め合うことにより、フロントパネルの隣接間での発光光の強度がフロントパネルの中央寄りからの発光光の強度より高くなり、暗い縞模様にはならないものの、発光光の強度が横方向に均一化されにくくなるおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明では、複数のフロントパネルのうち互いに横方向に隣接するフロントパネル間において隣接する側のパネル部分の肉厚をパネル高さが低くなるに従い厚くして吸光度を大きくしたことを特徴とするものである。すなわち、ランベルトの法則によると、入射光の強度をＩｏ、透過光の強度をＩ、吸光度をＡ、光が通過する層の厚さをＬ、光の吸収をする物質の濃度をＣ、モル吸光係数をＥとすると、Ａ＝ｌｏｇ（Ｉｏ／Ｉ）＝ＥＣＬが成立する。この式から、濃度Ｃが一定であれば、透過光の強度Ｉは、光が通過する層の厚さＬが厚くなると、指数関数的に少なくなる。本発明では、上記光が通過する層の厚さＬがパネル部分の肉厚に対応し、また、フロントパネルの濃度Ｃはどのパネル部分でも一定である。また、入射光の強度Ｉｏも一定である。したがって、本発明では、複数のフロントパネルのうち互いに横方向に隣接するフロントパネル間において隣接する側のパネル部分の厚さをパネル高さが低くなるに従い厚くしたことから、パネル部分のパネル高さが低くなるに従い吸光度が増し、その結果、該パネル部分を通過する光の強度は指数関数的に小さくなり、隣接するパネル部分を通過する光の強度は平面方向から見ると、ほぼ均一化されるようになる。この均一化はフロントパネルのドーム形状の設定でより高いレベルを達成することができる。
【００１３】
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にバックライトとして用いた場合、入射効率、入射光量、均一で高輝度発光に優れたバックライトとして用いることが可能となる。
【００１４】
本発明は、パネル部分の厚さをパネル高さが低くなるに従い指数関数的に厚くすることもできる。このように指数関数的にパネル部分の厚さを厚くした場合は、パネル部分のパネル高さが低くなるに従い、該パネル部分を通過する光の強度を比例的に小さくすることができる。
【００１５】
本発明は、フロントパネルの材質としてパネル高さとは無関係に一定の吸光度を有する材質を選定することができる。フロントパネルが無色透明ガラスであっても、光（可視領域や紫外領域の光）は物質を通過するとき、光のエネルギーにより物質の電子状態に変化（基底状態の電子が遷移する変化）を起こし、光はエネルギーを消費する。この現象を吸光（吸収）という。光が消費するエネルギーは、物質により異なり、したがって、フロントパネルの材質の選定により、入射光の強度と透過光の強度との比を設定することができる。
【００１６】
パネル部分の厚さをパネル高さの低減に従い、どの程度の割合で厚くするとフロントパネルの発光を均一にできるかは、吸光光度計等を用いて実験的に決定することができる。
【００１７】
ランベルトの法則とは異なり、ベールの法則によると、パネル部分の厚さをパネル高さとは無関係に一定とし、濃度を濃くすると、透過光の強さを指数関数的に減少させることができる。したがって、他の発明として、フロントパネルの材質をパネル高さが低くなるに従い、高濃度、すなわち、光透過率を小さくしてもよい。例えば、パネルを着色し、その色の濃度を濃淡に変化させることでも実施することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、リブを設けなくてもフロン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として発光むらがなく均一かつ高輝度発光を可能としたフィールドエミッション型の面状光源を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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（面状光源と略する）を詳細に説明する。
【００２０】
図１ないし図４を参照して本発明の実施の形態に係る面状光源を説明する。図１は、面状光源を正面方向から見て示す断面図、図２は、面状光源を平面方向から見て示す平面図、図３は、図１の面状光源の要部を拡大して示す断面図、図４は、ランベルトの法則によるパネル厚さと吸光度との関係を示す図である。
【００２１】
まず、図１および図２を参照して、実施形態の面状光源１０は、横方向断面がドーム状をなす複数のフロントパネル１２を備える。各フロントパネル１２は、横方向に並設されるとともに奥行き方向管状に延ばして配置されている。フロントパネル１２の横方向断面形状のドーム状には、半円形状が好ましいが、これに限定されず、半楕円形状も含むことができる。あるいは、放物線形状でも指数関数的に変化する形状、さらには単なる凸曲面形状も含むことができる。各フロントパネル１２は横方向で一体化されて１つのフロントパネル構成になっている。フロントパネル１２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。
【００２２】
フロントパネル１２それぞれの内面には蛍光体付きアノード膜１４が設けられている。蛍光体付きアノード膜１４は、ＩＴＯ膜等の透明性電極やアルミニウム蒸着膜等の光透過性電極からなるアノード膜１４ａとそのアノード膜１４ａ上の蛍光体１４ｂとから構成されている。
【００２３】
各フロントパネル１２に対応して複数のリアパネル１６が横方向に配置されている。各リアパネル１６は横方向で一体化されて１つのリアパネル構成になっている。リアパネル１６は、樹脂等の絶縁材料から成形されている。各リアパネル１６それぞれの内面側の横方向中央位置にはワイヤ状カソード１８が奥行き方向に延ばした状態で配置されている。ワイヤ状カソード１８は、導電性ワイヤ１８ａの外表面に尖鋭な微細部分を多数備えたカーボン膜（電子放出部）１８ｂを形成して構成されている。導電性ワイヤ１８ａの表面に微視的なサイズの凹凸１８ｃ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カーボン膜１８ｂから放出させることができて好ましい。カーボン膜１８ｂは、例えば、ナノチューブ形状、ナノウォール形状、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。
【００２４】
実施の形態では、ワイヤ状カソード１８がリアパネル１６の中央位置であり、フロントパネル１２がワイヤ状カソード１８を中心とする一定の半径ｒの円周上に位置するので、ワイヤ状カソード１８から均等な電子放出を行い、フロントパネル１２内面の蛍光体１４ｂに衝突させることができるから、蛍光体１４ｂをフロントパネル１２全体にわたり均等な輝度で発光させることができる。
【００２５】
以上の構成を備えた実施の形態の面状光源１０においては、複数のフロントパネル１２のうち互いに横方向に隣接するフロントパネル１２間において隣接する側のパネル部分１２ａの厚さをパネル高さが低くなるに従い厚くして吸光度を大きくし、これによって両パネル部分１２ａの隣接距離が短くなるほど、透過光の強度を小さくし、フロントパネル１２全体での発光輝度の均一化を可能としたことを特徴とするものである。
【００２６】
このパネル部分１２ａの厚さと該パネル部分１２ａの吸光度との関係を図３および図４を参照して説明する。図３は、図１の面状光源の要部を拡大して示す断面図、図４は横軸にパネル厚さ（Ｌ）、縦軸に吸光度（Ｅ＝ｌｏｇ（Ｉｏ／Ｉ））とする図である。
【００２７】
図３を参照して、横方向に隣接するフロントパネル１２間において隣接する側のパネル部分１２ａのうち、パネル高さＨ１のパネル部分１２ａについては第１パネル部分１２ａ１としてその厚さをＬ１、パネル高さＨ２のパネル部分１２ａについては第２パネル部分１２ａ２としてその厚さをＬ２とする。蛍光体１４ｂの発光により第１パネル部分１２ａ１への入射光の強度をＩｏ、透過光の強度をＩ´、第２パネル部分１２ａ２への入射光の強度をＩｏ、透過光の強度をＩ´´とする。そうすると、ランベルトの法則により、第１パネル部分１２ａ１の吸光度Ｅ１はｌｏｇ（Ｉｏ／Ｉ´）であり、第２パネル部分１２ａ２の吸光度Ｅ２はｌｏｇ（Ｉｏ／Ｉ´´）である。Ｌ１＜Ｌ２であるから、したがって、図４で示すように、第１パネル部分１２ａ１における吸光度Ｅ１は、第２パネル部分１２ａ２における吸光度Ｅ２よりも大きくなる。このことから、第２パネル部分１２ａ２の透過光の強度Ｉ´´は、第１パネル部分１２ａ１の透過光の強度Ｉ´より小さくなる。このことは、横方向に隣接するパネル部分１２ａの距離が近づくに従い、透過光の強度が小さくなり、両パネル部分１２ａが最接近する箇所では、透過光の強度が最小となるので、ドーム状のフロントパネル１２が横方向に並設されても、そのことにより、フロントパネル１２の横方向隣接間で発光光が明るすぎることがなくなり、フロントパネル１２全体の発光輝度を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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２】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平面図である。
【図３】図１のフィールドエミッション型面状光源の要部の拡大断面図である。
【図４】図１のフィールドエミッション型面状光源におけるパネル厚さと吸光度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  フィールドエミッション型面状光源
１２  フロントパネル
１２ａ  パネル部分
１２ａ１  パネル高さＨ１のパネル部分
１２ａ２  パネル高さＨ２のパネル部分
１４  蛍光体付きアノード膜
１４ａ  アノード膜
１４ｂ  蛍光体
１６  リアパネル
１８  ワイヤ状カソード
１８ａ  導電性ワイヤ
１８ｂ  カーボン膜
【図１】
2006252782.tif 000003
【図２】
2006252782.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006252782.tif 000006