(57)【要約】【課題】  安全性の高い高圧放電灯を有するバックライトを提供すること。【解決手段】  発光する高圧放電灯と、この高圧放電灯を内包すると共に、断面が弧状でかつ全体的に細長い反射面を備えこの反射面端によって形成される細長い開口部を有し前記高圧放電灯の発する光を前記開口部に反射するように構成された反射体３と、この反射体の前記開口部の一長辺側に、弧状の反射面とほぼ連続するように配設され前記開口部からの光の少なくとも一部を反射する面状の反射手段５と、この反射手段５により中空領域を介して対向すると共に透光可能に構成された平面状の出光手段６とを備え、前記高圧放電灯は、放電空間部に挿入された一対の電極間で放電を生ずる発光管部と、この発光管部を覆うように設けられた外管２９とから成ることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光する高圧放電灯と、
この高圧放電灯を内包すると共に、断面が弧状でかつ全体的に細長い反射面を備えこの反射面端によって形成される細長い開口部を有し前記高圧放電灯の発する光を前記開口部に反射するように構成された反射体と、
この反射体の前記開口部の一長辺側に、弧状の反射面とほぼ連続するように配設され前記開口部からの光の少なくとも一部を反射する面状の反射手段と、
この反射手段により中空領域を介して対向すると共に透光可能に構成された平面状の出光手段とを備え、
前記高圧放電灯は、放電空間部に挿入された一対の電極間で放電を生ずる発光管部と、この発光管部を覆うように設けられた外管とから成ることを特徴とするバックライト。
【請求項２】
前記一対の電極間の距離は２．０ｍｍ以上であり、前記放電空間部には、水銀、希ガス及びハロゲンが封入され、封入された前記水銀量が０．１２〜０．１８（ｍｇ／ｍｍ３）であり、前記高圧放電灯の点灯時の水銀蒸気圧が１２０〜１８０気圧であることを特徴とする請求項１記載のバックライト。
【請求項３】
前記一対の電極間の距離は３．０ｍｍ以上であり、前記放電空間部には、希ガス及びハロゲン化金属が封入され、発光金属として水銀が含まれていないことを特徴とする請求項１記載のバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に高輝度放電ランプ又は高圧放電ランプと呼ばれるＨＩＤ（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプなど、高圧放電灯を光源に用いる中空方式のバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示等に用いられるバックライト構造の代表的な方式としては、直下型、導光型、中空型が知られているが、このうち本発明は、対向する出光面と反射面に中空の空間を形成し、光源からの光をこの空間内で伝播させ出光面から出射させる中空方式に関するものである。
【０００３】
現在、液晶ＴＶの大型化などが注目を浴びておりその液晶表示に用いるバックライトとして、大型であっても軽量で、しかも厚さを薄く保つことが可能な中空方式のバックライトの研究がなされている。この中空方式のバックライトとしては例えば、特許文献１に開示されるものが知られている。すなわちこのバックライトは、ハウジングの底面に光源の光を反射する反射シートを設け、この反射シートに対向して、光を拡散する拡散シートを設けた構造を有する。
【０００４】
また、この種のバックライトの光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−７２６２５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような冷陰極放電灯（ＣＣＦＬ）やＬＥＤをランプとして用いたバックライトでは、高い効率でしかも高輝度を得るために、しばしばＨＩＤランプ、中でも特に高圧水銀ランプを使用したバックライトが用いられる。
【０００６】
しかし、高圧水銀ランプなどの高圧放電灯を用いる場合には、高い点灯圧が用いられるので、破損する可能性がある。高圧放電灯が破損すると、ガラスを飛散させてしまい安全性に問題があった。
【０００７】
本発明は上記のように、安全性等・破片の回収等従来のバックライトの問題点に鑑みてなされたもので、安全性の高い高圧放電灯を有するバックライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１によれば、発光する高圧放電灯と、この高圧放電灯を内包すると共に、断面が弧状でかつ全体的に細長い反射面を備えこの反射面端によって形成される細長い開口部を有し前記高圧放電灯の発する光を前記開口部に反射するように構成された反射体と、この反射体の前記開口部の一長辺側に、弧状の反射面とほぼ連続するように配設され前記開口部からの光の少なくとも一部を反射する面状の反射手段と、この反射手段により中空領域を介して対向すると共に透光可能に構成された平面状の出光手段とを備え、前記高圧放電灯は、放電空間部に挿入された一対の電極間で放電を生ずる発光管部と、この発光管部を覆うように設けられた外管とから成ることを特徴とするバックライトを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、二重構造の高圧放電灯を用いるので、安全性の高いバックライトが得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１に本発明一実施形態のバックライトの断面の構造を示す。図１においてバックライト１は、ケース２と、反射体３と、光を発するショートアーク型のＨＩＤランプ４と、このＨＩＤランプ４から発した光を反射させる反射手段５と、この反射手段５により反射された光及びＨＩＤランプ４から発した光を出光させる出光手段６と、この出光手段６と反射手段５の間に形成される中空領域７と、透光性の薄い膜で構成され均斉度を高める透明フィルム８と、同様に均斉度を高めるためのプリズムシート９を有する。
【００１１】
上記ＨＩＤランプ４の拡大図を図２に示す。このＨＩＤランプ４は以下に説明するように設計されている。球体形状を有する放電空間部２１は、石英から成っており、外径ｄ１、内径ｄ２である。
【００１２】
この放電空間部２１は、一対のタングステンから成る電極２２ａ，２２ｂが配置され、これらの電極の先端近くにはコイル２２ｃが巻かれている。電極２２ａ，２２ｂの間は所定距離Ｄ離して設定されており、放電空間部２１内には所定のガスが封入される。この部分が発光管部の主要部を形成している。
【００１３】
これらの電極２２ａ，２２ｂには、ソケット２３から電気を供給するためのモリブデン（Ｍｏ）箔２４ａ，２４ｂが溶接により貼り付けられる。Ｍｏ箔２４ｂは電極が溶接されていない端部２５には、Ｍｏワイヤー２６が接続されており、ランプ外に接続された点灯装置からリード線２７の電気供給を受けるための石英の封着部２８からそのまま出されている。Ｍｏ箔２４ａ，２４ｂの部分を中心に封着され、気密を保っている。
【００１４】
上記リード線２７とＭｏワイヤー２６の一部を除く、外部に、石英ガラスで製造された外管２９が封着されている。したがってこの外管２９と中の封着部などにより２重管構造を有することになる。外管２９は例えば直径９．４ｍｍ、肉厚１．２ｍｍの寸法を有し、ＵＶカット又はＵＶ／ＩＲカット膜コートされた石英ガラスで作られる。
【００１５】
図１に戻って、この実施形態のバックライト全体を説明する。ケース２は、バックライト１の各構成部品を配置し保持するものであり、例えばアルミニウムなどの軽量で丈夫な金属や樹脂により形成される。このケース２は、保持部２ａ、反射面２ｂなどを有している。
【００１６】
反射体３は、細長い面状の開口部３ａを形成する弧状の反射面３ｂを有し、ケース２の保持部２ａに配設される。ここで「弧状」とは正円状や放物線形状などを含む。
【００１７】
反射体３は、例えば光輝アルミなど反射率の高い金属などから成るが、反射率の高い材料でなくとも、反射損失を抑えたものを使用してもよい。この反射体３は図１に示すように開口部３ａの短手方向の断面が弧状の形状のみならず、開口部３ａの長手方向の断面が弧状であってもよく、更に開口部３ａの短手方向及び長手方向の断面が弧状の形状であってもよい。
【００１８】
ここで、この実施例では反射体３の長手方向の端部も同様に反射体３の反射面として形成されているが、この端部は反射体３と一体に形成されなくてもよい。また、この反射体３はケース２と一体に形成されていてもよい。
【００１９】
ＨＩＤランプ４は、バックライトに使用する光源であり、ショートアーク型で高いランプ効率のものであればよいが、管壁負荷が４０Ｗ／ｃｍ２以上であることが望ましい。このＨＩＤランプ４は、ほぼ球状の放電空間とその空間内に一対の電極を有し、これらの電極電圧を印加しることにより、放電空間から光を発する。ここでは、電力３５Ｗ、管壁負荷６０Ｗ／ｃｍ２、全光束３１５０ルーメンのＨＩＤランプを使用した。
【００２０】
ＨＩＤランプ４は、反射体３に対して反射手段５の方向から挿入配置される。反射手段５は、ＨＩＤランプ４からの光を反射する面状のシートであり、反射体３の反射面３ｂの一端とほぼ連続して、ケース２の反射面２ｂに配設される。この反射手段５の光源に近い面には鏡面反射シートが、光源よりも遠い面には拡散反射シートが、各々貼られている。
【００２１】
このように貼り分けることにより、光源から遠いバックライト１の発光面１ａに光を導くことができる効果がある。しかし、このように貼り分けなくても全面を拡散反射シート又は鏡面反射シートなどの反射率の高いシートを貼るだけでもよい。ここで、ケース２の保持部２ａを除く端面にも同じ構造の反射手段が施すことが望ましい。
【００２２】
出光手段６は、ＨＩＤランプ４からの直接光及び反射体３反射手段５により反射した光を出射する平面状のシートであり、中空領域７の側である背面６ａから入射した光を、中空領域７の反対側である正面６ｂに出射する際に拡散透過させる作用をし、発光面１ａにおいてその付近の均斉度を向上させる拡散板が使用される。またこの出光手段６には、拡散板のみならず拡散シートなどを代用することも可能である。
【００２３】
透明フィルム８は、ＨＩＤランプ４からの直接光及び反射体３や反射手段５による反射手段５による反射光を透過又は反射する薄い膜であり、出光手段６や背面６ａに配設される。この透明フィルム８は透光性のフィルムならどんなものを使用してもよく、透明のシールなどを使用してもよい。このようなものを配設することで、バックライト１の発光面１ａにおける均斉度を高めることができる。
【００２４】
透明フォルム８の表面にはドット印刷を施してもよい。このドット印刷を行うと印刷されたドットの部分に当たった光は、透過せずに反射する。ドット印刷によりバックライト１の発光面１ａにおける出光の調節が可能である。例えば、このドットを光源側から奥に向かうにつれて小さくなるように形成することで、発光面１ａの光源付近における光の出射を少なくし、奥に向かう程、光が出射しやすくなるようにすることができる。
【００２５】
プリズムシート９は、バックライト１の発光面１ａ方向の正面輝度を高くするプリズム面と平面を有するシートであり、出光手段６の正面６ｂにプリズム面を発光面１ａ方向に向けて配設する。
【００２６】
このようにプリズム面を発光面１ａ方向に向けて配設することにより、透明フィルム８と同じように均斉度を高める効果を得ることができる。このようなプリズムシートをもう１枚重ねて配設すれば、より正面輝度と均斉度を向上させることができる。
【００２７】
これらにより構成されたバックライトが他のバックライトに比してどの位消費電力が少なくなるかについて述べる。本発明に用いたＨＩＤランプ４は前述のように３５Ｗで３１５０ルーメンの全光束を発することができる。これに対してＣＣＦＬを用いて上記ＨＩＤランプと同程度の光束を得るためには一本約６Ｗのランプを１２本程度使用しなければならず、上記の場合に比して約２倍の電力消費となる。
【００２８】
また、ＬＥＤに関しては通常一般に使用されているものは、白熱電球と同程度のランプ効率であるので、電力消費はＣＣＦＬを用いたバックライトよりも更に高くなる。したがって、従来に比して高輝度で電力消費の少ないバックライトが得られる。
【００２９】
また、ＨＩＤランプ４は反射体３の大きさに比して小さい光源であるので、反射体３方向に放出された光はこれにより反射され光源自体に入射する量は少なく、従って光損失が少なくなって、輝度の低下を抑止することが可能である。
【００３０】
＜実施例１＞
実施例１は、ＨＩＤランプに水銀が封入されている例である。球体形状を有する放電空間部２１の外径ｄ１：９ｍｍ、内径ｄ２：４ｍｍ、球体内長：約６．５ｍｍであって、放電空間部２１の内容積は約０．０５ｃｃである。
【００３１】
この放電空間部２１は、一対のタングステンから成る電極が配置され、電極２２ａ，２２ｂの間の距離Ｄは約４．５ｍｍに設定されており、放電空間部２１内には水銀（Ｈｇ）とハロゲンガス、アルゴン（Ａｒ）ガスが封入されている。封入されるＨｇガスの量は、約１．６ｍｇ／ｍｍ３である。
【００３２】
これらの電極２２ａ，２２ｂには、ソケット２３から電気を供給するためのモリブデン（Ｍｏ）箔２４ａ，２４ｂが溶接により貼り付けられる。Ｍｏ箔２４ｂは電極が溶接されていない端部２５には、Ｍｏワイヤー２６が接続されており、ランプ外に接続された点灯装置からリード線２７の電気供給を受けるための石英の封着部２８からそのまま出されている。
【００３３】
Ｍｏ箔２４ａ，２４ｂの部分を中心に封着され、気密を保っている。そのため、Ｍｏ箔の厚さは非常に薄く、主封着部の箔厚は０．０２ｍｍ、Ｍｏ箔の幅は２ｍｍであり、長さは１５ｍｍである。封着部２８で封着されている電極部の長さは約２ｍｍであり、この範囲で石英との密着度により信頼性を保っており、封着部２８の長さは約１８ｍｍである。
【００３４】
このＨＩＤランプ４は、ランプ電力１００Ｗで点灯し、光出力は８０ｌｍ／Ｗ以上のランプ効率を有していた。
【００３５】
図１及び図２に示した構造でショートアーク型ＨＩＤランプを用いた上記実施形態のバックライトと、従来のＣＣＦＬを光源として用いた、外管のない構造の導光板型の３０インチのバックライトにつき、輝度などを比較した結果を図３に示す。
【００３６】
図３に示すように、この実施形態では、１本のＨＩＤランプを用いているのに対して、従来のＣＣＦＬを光源に用いた場合１６本必要とし、総ランプ電力がこの実施例では１００Ｗに対して従来の場合では９６Ｗとほぼ同じであるが、ユニット輝度は１０，２００ｎｉｔと７，５００ｎｉｔになり、輝度効率は１０２ｎｉｔ／Ｗと７８ｎｉｔ／Ｗとなり、この実施形態のほうが高い効率が得られた。
【００３７】
上記実験や他の実験により、図２に示す構造において、電極間距離Ｄは２．０ｍｍ以上で水銀、希ガス、ハロゲンが封入され、封入水銀量が０．１２〜０．１８（ｍｇ／ｍｍ３）、点灯時の水銀蒸気圧が１２０〜１８０気圧であれば、効率がよく良好な結果が得られることが明らかとなった。
【００３８】
＜実施例２＞
実施例２は、ＨＩＤランプに水銀が封入されない例である。球体形状を有する放電空間部２１の外径ｄ１：６ｍｍ、内径ｄ２：２．４ｍｍ、球体内長：約７．２ｍｍであって、放電空間部２１の内容積は約０．０４ｃｃである。
【００３９】
この放電空間部２１は、一対のタングステンから成る電極が配置され、電極２２ａ，２２ｂの間の距離Ｄは約５ｍｍに設定されており、放電空間部２１内には、ＺｎとＩｎ、Ｃｓを含むハロゲン金属、Ｘｅガスが封入される。
【００４０】
上記電極２２ａ，２２ｂには、直径０．４ｍｍの電極軸に、直径０．２ｍｍのコイル２２ｃが数回巻きつけられている。
【００４１】
ソケット２３から電気を供給するためのモリブデン（Ｍｏ）箔２４ａ，２４ｂが溶接により貼り付けられる。Ｍｏ箔２４ｂは電極が溶接されていない端部２５には、Ｍｏワイヤー２６が接続されており、ランプ外に接続された点灯装置からリード線２７の電気供給を受けるための石英の封着部２８からそのまま出されている。
【００４２】
Ｍｏ箔２４ａ，２４ｂの部分を中心に封着され、気密を保っている。そのため、Ｍｏ箔の厚さは非常に薄く主封着部の箔厚は０．０２ｍｍ、Ｍｏ箔の幅は２ｍｍであり、長さは１５ｍｍである。封着部２８で封着されている電極部の長さは約２ｍｍであり、この範囲で石英との密着度により信頼性を保っており、封着部２８の長さは約１８ｍｍである。
【００４３】
このＨＩＤランプ４は、ランプ電力１００Ｗで点灯し、光出力は８５１ｍ／Ｗ以上のランプ効率を有していた。
【００４４】
図１及び図２に示した構造でショートアーク型ＨＩＤランプで水銀を用いない上記実施形態のバックライトと、従来のＣＣＦＬを光源として用いた、外管のない構造の導光板型の３０インチのバックライトにつき、輝度などを比較した結果を図４に示す。
【００４５】
図４に示すように、この実施例では、２本のＨＩＤランプを用いているのに対して、従来のＣＣＦＬを光源に用いた場合１２本必要とし、総ランプ電力がこの実施例では７０Ｗに対して従来の場合では７２Ｗとほぼ同じであるが、ユニット輝度は８，５００ｎｉｔと５，０００ｎｉｔになり、輝度効率は１２０ｎｉｔ／Ｗと７８ｎｉｔ／Ｗとなり、従来の場合よりもこの実施例のほうが高い効率が得られた。
【００４６】
上記実験や他の実験により、図４に示す構造において、発光金属として水銀が封入されていない場合には、希ガス、ハロゲン化金属が封入されており、電極間距離Ｄは３．０ｍｍ以上、更に好ましくは４．０ｍｍ以上であれば発光効率がよく、良好な結果の得られることが明らかとなった。
【００４７】
ところで、上記実施形態の説明では、ショートアーク型のＨＩＤランプを光源に用いる場合について述べたが、このようなＨＩＤランプに限られず、本発明は一般的には高圧放電灯を用いる場合に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明一実施形態のバックライトの構造を示す図。
【図２】図１に示すバックライトの光源として用いるＨＩＤランプの構造を示す図。
【図３】本発明一実施形態の実施例１のバックライトの結果のデータを示す図。
【図４】本発明一実施形態の実施例２のバックライトの結果のデータを示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・バックライト、
２・・・ケース、
３・・・反射体、
３ａ・・・開口部、
４・・・ＨＩＤランプ、
５・・・反射手段、
６・・・出光手段、
７・・・中空領域、
８・・・透明フィルム、
９・・・プリズムシート、
２１・・・放電空間部、
２２ａ，２２ｂ・・・電極、
２３・・・ソケット、
２４ａ，２４ｂ・・・モリブデン（Ｍｏ）箔、
２５・・・端部、
２６・・・Ｍｏワイヤー、
２７・・・リード線、
２８・・・封着部、
２９・・・外管。
【図１】
2005322455.tif 000003
【図２】
2005322455.tif 000004
【図３】
2005322455.tif 000005
【図４】
2005322455.tif 000006