(57)【要約】ディスプレイデバイス（１０）はディスプレイ装置（１４）と高効率バックライトアセンブリ（２８）とを含む。バックライトアセンブリ（２８）はディスプレイ装置（１４）に光を与えるための誘導的に結合された無電極蛍光ランプ（１２）を含む。ディスプレイ装置（１４）は画像を表示するための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）素子（１６）と、ＬＣＤ素子（１６）の全体領域にわたって比較的均一なレベルの輝度を生成するためにバックライト装置（２８）が生じる光を使用するための拡散器（２２）とを含む。無電極ランプ（１２）は、ＬＣＤ素子（１６）に均一な照明強度を与えるよう設計された反射ランプライニング（３６）を有する反射ランプハウジング（２４）の中に取付けられることが好ましい。無電極ランプ（１２）は矩形であってもよく、またＬＣＤ素子（１６）に光をさらに向けるための矩形の開口部内に取付けられた中心反射器（４４）を有してもよい。この発明のさらなるバージョンにおいて、バックライト装置（６６）は、端部（７０、８４）に光学的に接続された遠隔無電極ランプを有する光案内（６８）を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を生成するための少なくとも１つの無電極蛍光ランプと、
画像を表示しかつ光を用いて画像を見やすくするディスプレイ装置とを含む、ディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記ディスプレイ装置は
画像を生成するための液晶ディスプレイ素子と、
ランプが生成する光を拡散して液晶ディスプレイ素子に比較的均一な輝度レベルを与えるための拡散器とを含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３】
前記無電極蛍光ランプは誘導的に結合される無電極蛍光ランプを含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項４】
前記ランプは実質的に矩形を有する、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項５】
画像を見やすくするためにディスプレイ装置が用いるためにランプが放射する光の一部を方向付けるためのランプハウジングを含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項６】
前記ランプハウジングは、ランプが生成する光をディスプレイ装置に反射するための反射内部ライニングを含む、請求項４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記反射内部ライニングは銀ベースの被覆材料を含む、請求項５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記ランプはランプハウジングに取付けられる、請求項６に記載のディスプレイデバイス。
【請求項９】
ディスプレイ装置の温度を調節するための温度制御システムをさらに含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記温度制御システムはファン装置を含む、請求項７に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１１】
前記ランプハウジングは
背面と、
前記背面に取付けられる２つの端面とを含み、
前記背面は光の一部をディスプレイ装置に向けるための反射ランプライニングを含む、請求項５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの無電極ランプは複数の無電極ランプを含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１３】
画像を見やすくするためにディスプレイ装置が用いるために複数のランプが放射する光を実質的に向け直すためのランプハウジングを含む、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１４】
前記ランプハウジングは、複数のランプが生成する光をディスプレイ装置に反射するための反射内部ライニングを含む、請求項１２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１５】
前記反射内部ライニングは、複数のランプの各々からの光をディスプレイ装置に実質的に均一に反射するように形成される、請求項１３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１６】
液晶ディスプレイ素子に表示される画像を見やすくするために用いられる光を生成するためのバックライト装置であって、
液晶ディスプレイ素子と動作可能な関係にある光案内と、
前記光案内に光を与えるための少なくとも１つの無電極蛍光ランプとを含む、バックライト装置。
【請求項１７】
前記光案内は第１の端部および第２の端部を含み、
前記少なくとも１つのランプは、前記第１および第２の端部の少なくとも１つに光の少なくとも一部を与える、請求項１６に記載のバックライト装置。
【請求項１８】
前記光案内は
液晶ディスプレイ素子と動作可能な関係にある中心部分を含み、
前記第１および第２の端部の少なくとも１つは
少なくとも１つのランプと中心部分とを光学的に相互接続するためにある角度で中心部分に接続される少なくとも１つの端部分を含む、請求項１７に記載のバックライト装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの端部分は約９０度の角度で中心部分に取付けられる、請求項１９に記載のバックライト装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのランプは第１および第２の端部の両方に光の少なくとも一部を与える、請求項１７に記載のバックライト装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのランプは連続するランプを含む、請求項１７に記載のバックライト装置。
【請求項２３】
前記連続するランプは、第１および第２の端部の１つに沿って整列する複数のランプを含む、請求項２２に記載のバックライト装置。
【請求項２４】
第１および第２の端部の少なくとも１つは第１および第２の脚部を有する楔形に構成され、前記少なくとも１つのランプは第１および第２の脚部に光の少なくとも一部を与える、請求項１７に記載のバックライト装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのランプは連続するランプを含む、請求項２４に記載のバックライト装置。
【請求項２６】
第１の端部および第２の端部の両方が第１および第２の脚部を含み、前記連続するランプは
第１の端部の第１および第２の脚部に光を与えるよう位置決めされた第１の連続するランプと、
第２の端部の第１および第２の脚部に光を与えるよう位置決めされた第２の連続するランプとを含む、請求項２５に記載のバックライト装置。
【請求項２７】
前記連続するランプの少なくとも１つは、その中で生じる光を第１および第２の端部の第１および第２の脚部に向けるよう設計された開口ランプを含む、請求項２６に記載のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
この発明は、ディスプレイを照明するためのバックライトを含む液晶ディスプレイに関する。
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、可搬コンピュータ、フラットスクリーンテレビ、ならびに車両、船および航空計器を含む多様な適用に用いられる。ほとんどのＬＣＤは、ＬＣＤを背面から照らすことによってＬＣＤに表示される画像を視聴者が見得るようにするための照明源またはバックライト装置を必要とする。たとえばバックライト装置は米国特許第５，６４５，３３７号および第４，４８７，４８１号に記載されており、その開示をここに引用により援用する。
【０００３】
このようなバックライト装置を設計する際に、設計者はいくつかの設計パラメータを考慮する必要がある。たとえば、バックライト装置またはその中の光源を頻繁に交換すると費用および時間がかかるため、バックライト装置の定格寿命は重要な問題点である。視聴者が画像を見るためにはディスプレイの輝度が一定のレベルにある必要がある。さらに設計に関しては、バックライト装置をつけてから動作を開始するまでにかかる時間、バックライト装置の動作温度、バックライト装置の電力消費、ある温度範囲にわたるバックライト装置の輝度の安定性、およびバックライト装置によって生じる電磁干渉量が含まれる。
【０００４】
この発明は前述の事柄の１つまたはそれ以上に向けられてもよい。
【０００５】
【発明の概要】
本来請求される発明の範囲に釣り合った特定の局面を以下に示す。これらの局面は、この発明がとり得る特定の形の概要を読者に提供するためだけに与えられるものであり、これらの局面がこの発明の範囲を制限することは意図されないことが理解されるべきである。この発明は以下に示されないさまざまな局面を含んでもよく、また以下に示される局面の異なる組合せを含んでもよい。
【０００６】
この発明の１つの局面に従うと、無電極光源またはランプおよびディスプレイ装置を含むディスプレイデバイスが提供される。このディスプレイ装置は、ランプによって生じる光を部分的に用いて画像を表示するためのＬＣＤ素子を含む。ＬＣＤ素子を均一に照明するためにランプとＬＣＤ素子との間に拡散器を置いてもよい。
【０００７】
この発明の別の局面に従うと、バックライト装置は、その端部の１つまたはそれ以上を通じて１つまたはそれ以上のランプからの光を受取る光案内を含む。
【０００８】
この発明のこれらおよびその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付の図面および添付の請求項によって明らかになるであろう。
【０００９】
【詳細な説明】
この発明の前述およびその他の特徴は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照することによって明らかになるであろう。
【００１０】
この発明の１つまたはそれ以上の特定的なバージョンを以下に説明する。これらのバージョンを簡潔に説明するために、この明細書には実際の実現例のすべての特徴は記載しない。あらゆる工学または設計プロジェクトなどにおけるあらゆるこうした実際の実現例の開発においては、実現例ごとに異なり得るシステム関連およびビジネス関連の制限に従うことなどの特定の目的を達成するため、実現例ごとに特定の多数の判断を行なう必要があることが明らかなはずである。さらに、こうした開発努力は複雑で時間のかかるものであるが、この開示の利益を有する通常の当業者に対しては設計、製作および製造のルーチンの仕事となることが認められるべきである。
【００１１】
最初に図１から図３を参照すると、少なくとも１つの無電極蛍光ランプ１２を有する、通常参照番号１０で示されるディスプレイデバイスが例示される。このディスプレイデバイス１０は、船の制御装置、自動窓口機、ガスポンプなどあらゆる数のその他のデバイスにおいて用いられてもよい。加えてこのディスプレイデバイス１０は、当業者によってそこに容易に組入れ得る多数の付加的な特徴を含んでもよい。たとえば、タッチスクリーン能力またはその他の入力デバイス能力がディスプレイデバイス１０に容易に組入れられてもよい。ディスプレイデバイス１０は、画像を表示するために適切な電気入力に応答する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）素子１６を有するディスプレイ装置１４を含む。ＬＣＤ素子の数は当該技術分野において公知である。画像の生成以上のＬＣＤ素子の構造および原理はこの発明にとって重要でないため、こうした素子の詳細についてはここにさらに開示しない。ＬＣＤ素子に関する所望の付加的な情報は米国特許第５，０１２，２７４号および第３，８２４，００３号に示されており、その開示をここに引用により援用する。
【００１２】
ＬＣＤ素子１６の前部は典型的に、通常ガラスまたはプラスチックで作られる透明なスクリーン１８によって保護される。スクリーン１８はディスプレイ装置１４の前部フレーム２０の開口部に取付けられるため、ユーザはＬＣＤ素子１６によって表示される画像をはっきりと見ることができる。ＬＣＤ素子１６に隣接して拡散器２２が示される。拡散器２８がランプ１２から光を受取り、この光をＬＣＤ素子１６に透過することによってＬＣＤ素子１６が実質的に均一に照明されるようにディスプレイ装置１４を設計することが有利である。当業者が容易に認めるとおり、拡散器は周知であるためここにさらに説明する。ディスプレイデバイス１０の構成要素に対して示される取付構造は、例示的な目的のみのものであって制限するものと考えられるべきではない。さまざまな取付配置が存在してもよく、それはディスプレイデバイス１０を用いることが意図される適用のタイプに依存して容易に用いられることが当業者に容易に理解されるだろう。たとえば、ディスプレイデバイス１０が過酷な環境において用いられるとき、取付構造は耐衝撃性および耐水性にされてもよい。
【００１３】
ランプ１２は誘導的に結合された無電極ランプであることが好ましく、それはたとえばアメリカ合衆国マサチューセッツ州ダンヴァーズにあるオスラム・シルバニア社によってアイストロン（ＩＣＥＴＲＯＮ）ＴＭ１００およびアイストロンＴＭ１５０の製品名で販売されているものなどであり、これはシルバニア・アイストロン・デザインガイド、ドキュメント番号ＦＬ０２２０７／９８に記載されている。公知であるとおり、このようなランプは動作のために蛍光管の各端部における電極の代わりに磁気誘導技術を用いる。ランプ１２は１対のランプ変圧器２６または駆動誘導器によって供給される無線周波数（ＲＦ）磁界によって励起される。アイストロンＴＭランプは２５０ｋＨｚの周波数において動作する。ディスプレイデバイス１０に組入れられるとき、こうした公知のランプは長い定格ランプ寿命と、比較的低いランプ電力における高レベルの輝度と、実質的に瞬時にオンになる能力と、広い温度範囲における安定した輝度と、低い電磁干渉と、広い動作温度範囲とを提供することによって先行技術の欠点を克服する。一般的に矩形を有するランプ１２が示されるが、この発明に他の無電極ランプ構成を有利に用いてもよいことが明らかである。
【００１４】
ランプ１２およびランプハウジング２４は、通常参照番号２８によって示されるバックライトアセンブリの一部である。図２および図３にバックライトアセンブリ２８を詳細に示す。ランプハウジング２４は背部反射面３０および２つの取外し可能な端部プレート３２、３４を含む。背部反射面３０および２つの端部プレート３２、３４は、アルミニウムまたは銀ベースであってもよい反射性材料によって被覆されるか、または反射性材料から形成されて反射ランプライニング３６を形成することが好ましい。ランプハウジング２４はあらゆる数の周知の製造プロセスにおいて単一の材料から形成または打抜かれてもよいことが認められるべきである。反射ランプライニング３６は、ランプ１２によって生成される光を均一な態様で拡散器２２およびＬＣＤ素子１６に反射するように形成されることが好ましい。反射される光の量および均一性を最適化するための、反射ランプライニング３６の形を設計するための多数のソフトウェアプログラムが当業者に公知である。構造的完全性および取付の目的のために、ランプハウジング２４は２つの長手方向の支持３８、４０を含む。さらなる構造的完全性のために、複数のリブ４２が反射ランプライニング３６に対する支持を与え、かつ長手方向の支持３８、４０を相互接続する。最適な支持のために、リブ４２は反射ランプライニング３６の形と一致するよう成形されることが好ましいことが認められるべきである。
【００１５】
拡散器２２に透過される、ランプ１２によって生成される光をさらに方向付けるために、ランプ１２の中心に中心反射器４４が位置していてもよい。中心反射器４４は一般的に三角形であるが、他の形が用いられてもよい。安定器４６は公知の態様でランプ１２に与えられる電力を調節する。安定器４６はオスラム・シルバニアが販売するクイックトロニック（ＱＵＩＣＫＴＲＯＮＩＣ）（Ｒ）Ｉ．Ｃ．Ｅ．であることが好ましい。この発明に他の安定器設計を有利に用いてもよいことが当業者に容易に理解されるであろう。公知であるとおり、こうした他の安定器設計もランプを暗くする能力を含むことが好ましい。
【００１６】
ディスプレイデバイス１０を冷却するために、ファン４８がファンブラケット５０を介してランプハウジング２４に取付けられる。ファン４８に対する他の取付構成をこの発明に有利に用いてもよいことが認められるべきである。加えて、ランプ動作温度を制御するための他の方法がこの発明に容易に用いられてもよい。加えて当業者が容易に理解するとおり、冷却デバイスを制御するために電子制御システムが用いられる。こうした電子制御システムは当該技術分野において周知であるため、ここではさらに述べない。
【００１７】
ディスプレイ装置１４を冷却するためのさらなる方法は、ランプ１２の前にガラスの熱吸収シート５１を挿入することであってもよい。ランプ１２は非常に明るい光を与えるため、ガラス５１は光を通す効率が比較的低くても、すなわち比較的安価であってもよい。これはランプ１２を過度に冷却することなくＬＣＤ素子１６の背部を冷却する空気経路を提供する。背部ケーシング５２が前部フレーム２０に取付けられることにより、バックライトアセンブリ２８およびディスプレイ装置１４を閉じ込める。
【００１８】
図４にこの発明の別のバージョンを示しており、ここで類似の素子は類似の参照番号を用いる。このバージョンは、複数の誘導的に結合された無電極ランプ１２ａから１２ｆを用いる。ランプ１２ａから１２ｆの各々は、関連する１対の変圧器２６ａから２６ｌと、関連する中心反射器４４ａから４４ｆとを有する。反射ランプライニング３６は、ランプ１２ａから１２ｆの各々からの光を実質的に均一にディスプレイ装置１４に反射するように成形または形成される。反射ランプライニング３６は、ランプ１２ａから１２ｆの各々を部分的に囲む個別のトラフ形反射面を伴って形成されることが好ましい。トラフ形面の端縁は一般的に破線５４から６４のように示される。
【００１９】
図５から図８を参照して、この発明の別のバージョンを説明する。説明を明確かつ簡単にするために、図１から図４と類似の構成要素には同じ参照番号を用いる。図５には、画像を見やすくするためにＬＣＤ素子１６が用いる光を生成するためのバックライト装置６６が示される。バックライト装置６６は、ＬＣＤ素子１４と動作可能な関係にある、ガラスまたはプラスチックなどの光透過性材料のシートで形成された光案内６８を含む。光案内６８は、楔形に形成された第１の脚部７２および第２の脚部７４を含む第１の端部７０を有する中心部分６９を含んでもよい。光案内６８の第１の端部７０に光を与えるために、第１の連続する誘導的に結合された無電極ランプ７６、７８、８０および８２が位置決めされる。特定的には、第１の連続するランプ７６、７８、８０および８２は、それらの矩形の長い側が第１および第２の脚部７２、７４に光学的に結合されるように位置決めされる。第１の連続するランプ７６、７８、８０および８２の各々は、そこに関連付けられる変圧器のそれぞれの対７６ａ、７６ｂ、７８ａ、７８ｂ、８０ａ、８０ｂ、８２ａ、８２ｂを有する。
【００２０】
同様に光案内６８は、楔形に形成された第１の脚部８６および第２の脚部８８を含む第２の端部８４を含んでもよい。光案内６８の第２の端部８４に光を与えるために、第２の連続する誘導的に結合された無電極ランプ９０、９２、９４および９６が位置決めされる。第２の連続するランプ９０、９２、９４および９６は、それらの矩形の長い側が第１および第２の脚部８６、８８に光学的に結合されるように位置決めされる。第２の連続するランプ９０、９２、９４および９６の各々は、そこに関連付けられる変圧器のそれぞれの対９０ａ、９０ｂ、９２ａ、９２ｂ、９４ａ、９４ｂ、９６ａ、９６ｂを有する。図６に、変圧器９６および９４の平面図を示す。この開示の助けによって当業者はさまざまな構成を容易に開発し得ることが理解されるべきである。たとえば、光案内６８に光を与えるために、第１および第２の端部７０、８４の１つまたはそれ以上において単一のランプが用いられてもよい。第１および第２の端部７０、８４は楔形以外の形または構成であってもよい。たとえば、第１および第２の端部７０、８４は前表面６９の単なる端縁であってもよい。
【００２１】
図７に、光案内６８の別の例示的な構成を示す。この発明のこのバージョンにおいて、第１および第２の端部７０、８４のそれぞれは、光案内６８の中心部分６９に９０度などの角度で取付けられた第１および第２の端部分９８、１００を含む。第１および第２の端部分９８、１００はそれぞれのランプ８２、９６と中心部分６９とを光学的に相互接続する。認められるとおり、この構成はＬＣＤ素子１６の上および下に必要とされる空間の量を制限し、ランプ８２、９６がＬＣＤ素子１６から十分な距離をおいて置かれることを可能にする。当業者に容易に理解されるとおり、効果を増加させるために、ランプの直径に対するランプの輪の長さのアスペクト比はできる限り低くするべきである。
【００２２】
図８に示すとおり、ランプ８２は、ランプ８２によって生成される光を光案内６８の第１の脚部７２に向けるように設計された開口ランプであってもよい。当該技術分野において公知であるとおり、開口１０４を有するランプ８２の中に蛍光体被覆１０２を挿入してもよい。その結果、ランプ８２において生じる光は実質的に開口１０４を通ってランプ８２を出る。開口１０４と第１の脚部７２とを整列させることにより、実質的にすべての生成される光が第１の脚部７２に衝突する。容易に明らかになるとおり、ランプと光案内６８との間の光学界面の一部またはすべてにこうした開口を用いてもよい。その光学界面をさらに改善するために、ランプ８４と第１の脚部７２とを、ＲＴＶシリコンなどの光学的に透明な接着剤を用いて接着してもよい。開口ランプは当該技術分野において周知であるため、ここにはさらに述べない。
【００２３】
この発明にはさまざまな変更形および代替的な形が可能であるが、例として特定のバージョンを図面に示し、ここに詳細に説明した。しかしこの発明が開示される特定のバージョンに制限されることは意図されないことが理解されるべきである。この発明は、添付の請求項によって定められるこの発明の趣旨および範囲内にあるすべての変更形、同等のものおよび代替形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶ディスプレイ素子およびバックライトアセンブリを有するディスプレイデバイスを示す分解図である。
【図２】図１に示すディスプレイデバイスにおいて用い得るバックライトアセンブリの１つのバージョンを示す分解図である。
【図３】明確にするために端部プレートを取除いた、図２に示すバックライトアセンブリを示す斜視図である。
【図４】バックライトアセンブリの別のバージョンを例示する前面図である。
【図５】図２から図４に示されるバックライトアセンブリにおいて用い得るバックライト装置を例示する斜視図である。
【図６】図５の線６−６に沿って見た端部を例示する図である。
【図７】バックライトアセンブリのさらに別のバージョンを例示する図である。
【図８】バックライトアセンブリの部分８を詳細に例示する図である。
【国際公開パンフレット】
2004515795.tif 000003
2004515795.tif 000004
2004515795.tif 000005
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2004515795.tif 000007
2004515795.tif 000008
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2004515795.tif 000019
2004515795.tif 000020
2004515795.tif 000021
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515795.tif 000022
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515795.tif 000023
2004515795.tif 000024
2004515795.tif 000025
2004515795.tif 000026
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2004515795.tif 000029
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2004515795.tif 000038
2004515795.tif 000039
【国際調査報告】
2004515795.tif 000040
2004515795.tif 000041
2004515795.tif 000042