(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管の端部から離れた放電管の第１の位置に放電時の気体水銀量を除くほとんど全ての液体水銀を集める工程と、その後、該放電管の第１の位置を冷却する冷却装置を設ける工程とを含む水銀を含むバックライトの製造方法であって、
前記液体水銀を集める工程は、放電管を加熱しつつ放電管の第１の位置を冷却し、放電管の第１の位置を冷却する際、放電管の第１の位置を複数の部分に分割し、該複数の部分のうちの中央部に位置する部分を、該複数の部分のうちの周辺部に位置する部分よりも先に冷却することを特徴とするバックライトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバックライトの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置などの表示装置のバックライトは、１つ又は複数の放電管とリフレクタとからなる光源装置を用いている。放電管は冷陰極管であり、水銀がＡｒガスやＮｅガスの中に封入され、放電管の管壁には蛍光物質が塗布されている。水銀ガスは放電中に紫外線を発生し、紫外線が蛍光物質に当たって可視光が発生する。
【０００３】
例えば、光源装置が導光板の両側に向かい合わせて配置され、各光源装置は２つの放電管とリフレクタとからなる。この配置では、１０mm以下の狭い領域に、直径数mmの２つの放電管が配置される。そのため、放電管の周囲が７０℃になることが多く、放電管の発光量が低下する問題がある。そこで、放電管の一部を冷却し、局部的な最冷部を設けることにより、放電管の発光量を最大にする提案がある。例えば、特開平９−９２２１０号公報、同１０−３３３１４２号公報、同９−１５７５４号公報、同７−１７５０３５号公報、同７−７８５７５号公報、同２０００−１０５４７２号公報、同１１−９５６７８号公報、同８−７８１８０号公報等参照。
【０００４】
本願の先願である特願平１３−１４６９２５号においては、リフレクタに取り付けられ且つ放電管の第１の位置に接触又は近接して配置された導熱部材を有するバックライトを提案している。また、この先願では、放電管の第１の位置に液体水銀を集めておき、その第１の位置を冷却することにより、輝度を向上することのできるバックライトを提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電管の第１の位置に液体水銀を集めておいても、その後の使用において液体水銀が第１の位置から移動すると、液体水銀のない第１の位置を冷却しても最大の輝度を得られない。
【０００６】
本発明の目的は、液体水銀が移動しにくくし、あるいは液体水銀が移動しても、輝度が低下しないようにしたバックライトの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるバックライトの製造方法は、放電管の端部から離れた放電管の第１の位置に放電時の気体水銀量を除くほとんど全ての液体水銀を集める工程と、その後、該放電管の第１の位置を冷却する冷却装置を設ける工程とを含む水銀を含むバックライトの製造方法であって、前記液体水銀を集める工程は、放電管を加熱しつつ放電管の第１の位置を冷却し、放電管の第１の位置を冷却する際、放電管の第１の位置を複数の部分に分割し、該複数の部分のうちの中央部に位置する部分を、該複数の部分のうちの周辺部に位置する部分よりも先に冷却することを特徴とする。
【０００８】
この場合、液体水銀の粒の大きさを小さくすることができ、液体水銀が移動しにくくなる。従って、高い輝度が維持される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の参考に係るバックライトを含む液晶表示装置を示す図、図２は図１のバックライトの断面図である。図１及び図２において、液晶表示装置１０は、液晶パネル１２と、バックライト１４とを含む。バックライト１４は、導光板１６と、導光板１６の両側に配置された光源装置１８と、導光板１６の下側に配置された散乱反射板２０と、導光板１６の上側に配置された散乱板２２とを含む。
【００１０】
各光源装置１８は、２つの放電管２４と、リフレクタ２６とからなる。放電管２４の出射光の一部は直接に導光板１６に入射し、放電管２４の出射光の他の一部はリフレクタ２６で反射されて導光板１６に入射する。光は導光板１６内を進み、散乱反射板２０で反射されてから液晶パネル１２へ向かって導光板１６から出射し、散乱板２２で散乱されて液晶パネル１２に入射する。液晶パネル１２は画像を形成し、バックライト１４から供給された光が液晶パネル１２で形成された画像を照明し、観視者は明るい画像を見ることができる。
【００１１】
図３は図１及び図２の光源装置１８を示す略断面図である。実施例においては、放電管２４は蛍光ランプと呼ばれる冷陰極管であり、放電管２４の内径は２．０mm、外径は２．６mm、全長は３８０mmのもの（消費電力３．５Ｗ）である。放電管２４の内部には水銀２８が封入され、放電管２４の内壁には蛍光物質３０（図３には図示せず）が塗布されている。リフレクタ２６はアルミミラーであり、２本の放電管２４を覆うように高さ（導光板１６の厚さ方向の高さ）が８．５mmのものである。放電管２４の両端部には電極２５が配置される。リフレクタ２６はバックライト１４のハウジング１４Ｈに取りつけられる。放電管２４はその両端部が保持部材２７によってリフレクタ２６に保持される。
【００１２】
第１の導熱部材３２が放電管２４の中央部分（第１の位置）に接触し且つリフレクタ２６に取付けられている。従って、放電管２４の第１の位置が第１の導熱部材３２によって局所的に冷却される。リフレクタ２６は金属であり、熱伝導性及び放熱性が高いので、放電管２４の熱は導熱部材３２を介してリフレクタ２６へ伝達され、リフレクタ２６から排熱される。
【００１３】
このように、第１の導熱部材３２を放電管２４及びリフレクタ２６に結合するように構成することによって、導熱部材３２を放電管２４を覆っているリフレクタ２６内の狭いスペースに配置することができ、かつ放電管２４の一部分の熱を効率よく排熱することができる。導熱部材３２は、好ましくは非金属からなり、そして、導熱性樹脂、導熱性ゴム及び導熱性接着剤の少なくとも一つからなる。
【００１４】
さらに、２つの第２の導熱部材３３が第１の導熱部材３２とは異なる第２の位置に設けられる。実施例においては、各第２の導熱部材３３は第１の導熱部材３２と保持部材２７との間に配置される。
【００１５】
図４は図３の線IV−IVを通る放電管２４及びリフレクタ２６の断面図である。保持部材２７は放電管２４を嵌合する穴を有し且つリフレクタ２６に嵌合される。保持部材２７はシリコーンによって形成される。
【００１６】
図５は図３の線Ｖ−Ｖを通る放電管２４及びリフレクタ２６の断面図である。第１の導熱部材３２はリフレクタ２６の底部から放電管２４の外周面の半分を覆い、放電管２４の外周面の他の半分を露出させるように配置されている。第２の導熱部材３３は第１の導熱部材３２と同様に形成される。第１及び第２の導熱部材３２，３３は例えば放電管２４の長手方向に見た幅が２０mmの放熱用シリコーンで形成される。あるいは、第１及び第２の導熱部材３２，３３は導熱性樹脂、導熱性ゴム、及び導熱性接着剤の少なくとも１つで形成される。
【００１７】
放電管２４内に封入されている水銀２８の量は放電に必要な水銀量よりもかなり多い。従って、多量の水銀は液体水銀の状態で存在し、少量の水銀が気体水銀の状態で存在する。放電時に一部の液体水銀が蒸発して気体水銀となり、一部の気体水銀は液化して液体水銀となる。放電管２４内の飽和蒸気圧が最適な値のときに放電管２４の発光の輝度は最大となり、飽和蒸気圧が最適な値から高くなっても低くなっても放電管２４の発光の輝度は低下する。放電管２４内の飽和蒸気圧は放電管２４の最冷部の温度の関数になる。従って、放電管２４の第１の位置を最冷部とすることによって、放電管２４の発光の輝度を最大にすることができる。
【００１８】
図１０は、放電管２４の温度と輝度との関係を示す図である。曲線Ｘが図３に示す放電管２４の特性を示す。第１の導熱部材３２は、例えば室温が２５℃のときに、放電管２４の発光の輝度が最大（Ａ）になるように適合されている。曲線Ｙは液体水銀の粒子が移動した場合の特性を示す。このとき、例えば室温が２５℃のときに、放電管２４の発光の輝度が（Ｃ）になる。曲線Ｚは液体水銀の粒子が移動した後で第２の導電部材の位置で液化した場合の特性を示す。このとき、例えば室温が２５℃のときに、放電管２４の発光の輝度が（Ｂ）になる。
【００１９】
図３においては、液体水銀２８が放電管２４の第１の導熱部材３２と同じ位置（第１の位置）に集められている。放電管２４の製造直後においては、液体水銀は放電管２４内の全領域に分布しており、第１の位置に集められていない。このような状態から放電管２４を使用すると、液体水銀はバックライトの使用とともに第１の導熱部材３２の位置する第１の位置に集まる。しかし、液体水銀２８が自然に第１の位置に集まるまでにはかなりの時間がかかり、それまでは放電管２４を輝度が低い状態で使い続けなければならない。従って、本発明では、放電管２４の出荷に先立って、短い時間で液体水銀２８を第１の位置に集めておく。
【００２０】
図１１は液体水銀を第１の位置に集めるための装置を示す図である。この段階では、放電管２４はすでに製造され、放電管２４はまだリフレクタ２６に取り付けられていない。液体水銀２８を第１の位置に集めるための装置は、ヒータ８２と冷却用開口部８４とを有する電気炉８０を含む。さらに、冷却用ファン８６が冷却用開口部８４に挿入されたダクト８８に配置されている。冷却用ファン８６は電気炉８０内の放電管２４の第１の位置に冷却空気を吹き出す。
【００２１】
装置の作動において、ヒータ８２に通電して電気炉８０内の温度を上昇させる。最初は、液体水銀２８は放電管２４内に全体的に分布している。電気炉８０内の温度が上昇するにつれて、液体水銀２８は蒸発する。好ましくは、電気炉８０内の温度を３００℃以上まで上昇させる。電気炉８０内の温度が３００℃以上になると、水銀の飽和蒸気圧が高くなり、封入されている全ての水銀が蒸発する。電気炉８０内の温度が概ね３５０℃になったときに、冷却用ファン８６を始動させ、その後にヒータ８２の通電を停止する。
【００２２】
こうして、放電管２４の第１の位置が他の位置よりも温度が低い状態を保ちながら、電気炉８０内の温度を室温まで低下させる。放電管２４の第１の位置が低下するにつれて、この部分の水銀の飽和蒸気圧がその他の部分の水銀の飽和蒸気圧よりも低下し、水銀が第１の位置において液化して、液体水銀２８が第１の位置に集められる。これによって、比較的に短い時間で液体水銀２８を第１の位置に集めることができる。その後で、第１及び第２の導熱部材３２，３３とともに、放電管２４をリフレクタ２６に取り付ける。この際、第１の導熱部材３２が放電管２４の第１の位置にくるようにする。
【００２３】
図１２は液体水銀を第１の位置に集めるための装置の変形例を示す図である。液体水銀を第１の装置に集めるための装置は、ヒータ８２と冷却用開口部８４とを有する電気炉８０を含む。さらに、ヒートシンク９４Ａ付き冷却用金具９４が、冷却用開口部８４に出没自在に配置される。ファン（図示せず）がヒートシンク９４Ａを介して冷却用金具９４を冷却する。この装置の作動は図１１の装置の作動と同様である。
【００２４】
このように、液体水銀２８が放電管２４の第１の位置に集められ、第１の導熱部材（冷却装置）３２が放電管２４の第１の位置を冷却するように構成されていると、輝度の高いバックライト１４を得ることができる。
【００２５】
この場合の問題点は、第１の位置に集められている液体水銀２８が、第１の位置から移動することがあることである。例えば、バックライト１４に衝撃を加えると、液体水銀２８が第１の位置から移動することがある。液体水銀２８が第１の位置から移動すると、第１の導熱部材（冷却装置）３２は液体水銀２８のない第１の位置を冷却することになり、図１０の曲線Ｙで示されるように、放電管の温度−輝度特性が変化し、室温２５℃ではバックライト１４の輝度がＣで示されるように低下する。
【００２６】
図８は放電管２４の管壁２４Ｗの一部、管壁２４Ｗに塗布された蛍光物質３０及び液体水銀２８の粒子２８Ｐを示す図である。好ましくは、液体水銀２８の粒子２８Ｐの大きさは０．２mm以下である、あるいは液体水銀２８の粒子２８Ｐが蛍光物質３０にしみ込んでいるのが好ましい。こうすれば、バックライト１４に衝撃を加えても、液体水銀２８は第１の位置から移動しにくくなる。
【００２７】
従って、放電管２４は、できるだけ液体水銀２８の粒子２８Ｐの大きさが０．２mm以下である、あるいは液体水銀２８の粒子２８Ｐが蛍光物質３０にしみ込んでいる、ような状態になる条件で製造される。しかし、バックライト１４に振動を加えると、液体水銀２８の粒子２８Ｐは図８に破線で示されるように振動し、矢印で示されるように動いて、隣接する液体水銀２８の粒子２８Ｐ同士が接触することがある。その結果、図９に示されるように、液体水銀２８の小さな複数の粒子２８Ｐが大きな１つの粒子２８Ｐになる。液体水銀２８の大きな粒子２８Ｐは衝撃により放電管２４の管壁２４Ｗに対して移動しやすくなり、上記した特性の変化の原因となる。
【００２８】
図３において、この問題点を解決するために、第１の導熱部材３２が放電管２４の第１の位置に配置されているとともに、第２の導熱部材３３が放電管２４の第１の位置とは異なった第２の位置に配置されている。第１の導熱部材３２の作用については上記した通りである。第２の導熱部材３３の作用は図６を参照して説明される。
【００２９】
図６は図３のバックライトの作用を説明する図である。第１の位置に集められた液体水銀２８の一部（あるいは全部）が２８Ａで示される位置に移動したとする。この液体水銀２８Ａは第１の導熱部材３２と第２の導熱部材３３との間に位置する。この場合の温度−輝度特性は図１０の曲線Ｙで示される。
【００３０】
液体水銀２８Ａの位置する部分（第３の位置）は冷却されていないので、その部分の温度は第１の導熱部材３２の位置する部分（第１の位置）の温度及び第２の導熱部材３３の位置する部分（第２の位置）の温度よりも高い。ここで、第１の位置の温度をＴ１とし、第２の位置の温度をＴ２とし、第３の位置の温度をＴ３とすると、Ｔ１≦Ｔ２＜Ｔ３となる。第２の導熱部材３３が異なった位置に複数設けられている場合に第２の導熱部材３３の温度を一般化してＴｎとすれば、Ｔ１≦Ｔｎ＜Ｔ３となる。
【００３１】
液体水銀２８Ａは第３の位置において蒸発し、第１の導熱部材３２及び第２の導熱部材３３において液化する。つまり、液体水銀２８Ａは使用中に第１の導熱部材３２及び第２の導熱部材３３へ移動する。第２の位置の温度（Ｔ２）が第１の位置の温度（Ｔ１）と同じである場合には、温度−輝度特性は図１０の曲線Ｘで示した特性に戻る。第２の位置の温度（Ｔ２）が第１の位置の温度（Ｔ１）よりも高い場合には、第２の導熱部材３３に移動した液体水銀２８Ａはさらに第２の位置で蒸発して第１の導熱部材３２へ移動する。温度−輝度特性は図１０の曲線Ｙで示した特性を経て図１０の曲線Ｘで示した特性に戻る。この場合の温度の一例においては、Ｔ１＝７０℃，Ｔ２＝７５℃，Ｔ３＝８５℃とした。
【００３２】
第２の導熱部材３３がなくても、液体水銀２８Ａは蒸発して、ルートＤを通って第１の導熱部材３２で液化する。しかし、この場合には、液体水銀２８Ａが第１の導熱部材３２へ移動するのにかなりの時間がかかる。本発明では、液体水銀２８Ａは蒸発して、複数のルートＤ及びルートＥを通って且つ短いルートＥを利用して第１の導熱部材３２及び第２の導熱部材３３で液化するので、液体水銀２８Ａが第１の導熱部材３２及び第２の導熱部材３３へ移動する時間を短縮することができる。つまり、所望の輝度特性を短い時間で回復することができる。
【００３３】
外径２．６mm、内径２．０mm、管長３８０mmの放電管２４に１０mAの電流を流して点灯した場合の輝度が回復する時間を比較した結果は下記の通りであった。第１の導熱部材３２は放電管２４の中央（管端から１９０mm）に位置し、２つの第２の導熱部材３３は第１の導熱部材３２の両側にあって放電管２４の各管端から９０mmに位置し、液体水銀２８Ａは放電管２４の管端から１４０mmに位置していた（液体水銀２８Ａは第１の導熱部材３２と第２の導熱部材３３との中点にあった）。第１の位置の温度（Ｔ１）及び第２の位置の温度（Ｔ２）は７０℃、第３の位置（Ｔ３）は８５℃であった。
【００３４】
第１の導熱部材３２のみを設けたバックライトでは、液体水銀２８Ａが第１の導熱部材３２へ移動するのに９０時間かかった。第１の導熱部材３２及び第２の導熱部材３３を設けたバックライトでは、液体水銀２８Ａが第１の導熱部材３２及び第２の導熱部材３３へ移動するのに２４時間かかった。このように、本発明によれば、液体水銀２８Ａを約１／４の時間で所定の冷却部（導熱部材３２，３３）へ移動することができ、所望の輝度を回復することができた。同様に、冷却部の数を増加することで、液体水銀２８Ａが近接する冷却部に移動する時間が短くなるため、一層の時間短縮が可能になる。
【００３５】
液体水銀２８Ａがどこにあるかによって、輝度が回復する時間が変わる。上記実施例のように、移動した液体水銀２８Ａの両側に冷却点がある場合、液体水銀２８Ａは互いに逆の２方向に移動していくため、最も時間がかかるのは、液体水銀２８Ａが２つの冷却点の中点にある場合である。液体水銀２８Ａの片側にのみ冷却点がある場合、例えば、液体水銀２８Ａが電極２５と第２の導熱部材３３との間にある場合、液体水銀２８Ａが電極２５に最も近い位置にある場合に液体水銀２８Ａが第２の導熱部材３３へ移動するのに最も時間がかかる。また、この場合には、液体水銀２８Ａは第２の導熱部材３３までしか移動しないため、両側にある場合と比べて２倍の時間がかかる。
【００３６】
冷却点が３点の場合に、液体水銀２８Ａがどこにあっても、最短の時間で輝度が回復する冷却点の位置関係を図７を参照して検討する。
【００３７】
図７は図３のバックライトの第１及び第２の導熱部材３２，３３の位置関係を示す図である。放電管２４の両端の電極２５の先端間の距離をＬとし、第１の冷却点（第１の導熱部材３２）は放電管２４の中点にあり、第２の冷却点（第２の導熱部材３３）は放電管２４の各端の電極２５の先端からＡの距離にあるとする。第２の冷却点（第２の導熱部材３３）は対称な位置にあるとする。
【００３８】
第１の冷却点と第２の冷却点との間においては、冷却点が２つあり、且つ冷却ルートが２つある。電極２５と第２の冷却点との間においては、冷却点が１つあり、且つ冷却ルートが１つある。従って、液体水銀２８Ａが第１の冷却点と第２の冷却点の中点から第１の冷却点及び第２の冷却点へ移動するのにかかる時間が、液体水銀２８Ａが電極２５から第２の冷却点へ移動するのにかかる時間と等しいとしたときには、第１の冷却点と第２の冷却点との間の距離Ｍは、電極２５と第２の冷却点との間の距離Ａの４倍（４Ａ）になる。つまり、下記の関係が成立する。
【００３９】
冷却点が３つの場合には、
Ｌ＝２×（Ａ＋２×Ａ＋２×Ａ）
すなわち、Ｌ＝１０Ａ
になる。
【００４０】
同様に、冷却点が４つの場合には、
Ｌ＝Ａ＋４×Ａ＋４×Ａ＋４×Ａ＋Ａ
すなわち、Ｌ＝１４Ａ
になる。
【００４１】
同様に、冷却点がＮの場合には、
Ｌ＝２Ａ＋（Ｎ−１）×Ａ×４×Ａ
すなわち、Ｌ＝（４×Ｎ−２）Ａ
になる。
【００４２】
次に、第２の冷却点（第２の導熱部材３３）は、放電管２４の電極２５の先端から５Ｄ（好ましくは１０Ｄ）あるいは０．２５Ｌ以上離れた位置に設けるのが好ましい。Ｌは放電管２４の両端の電極２５の先端間の距離、Ｄは放電管２４の内径である。放電管２４の電極２５は放電中にスパッタされ、スパッタ物が放電管２４の内壁に付着する。液体水銀が放電管２４の電極２５の先端の近くにあると、液体水銀は電極２５のスパッタ物に影響され、消費され、放電管２４の寿命が短くなる。内径Ｄが２〜３mmの放電管２４の場合、電極２５の先端から３〜８mmの領域に水銀があると、大幅に水銀の消費が増え、放電管２４の寿命が短くなる。従って、第２の導熱部材３３はスパッタ物に影響されない放電管２４の電極２５の先端から５Ｄ（好ましくは１０Ｄ）あるいは０．２５Ｌ以上離れた位置に設けると、放電管２４の寿命を長くすることができる。
【００４３】
さらに、第２の導熱部材３３は電極２５の先端に近い領域に溜まっている液体水銀を第２の導熱部材３３の位置に移動させる作用を有する。
【００４４】
図１６は放電管２４の点灯時間と液体水銀の付着領域との関係を示す図である。液体水銀の付着領域は電極２５の先端からの距離であらわした。最初に１．６mgの液体水銀を電極２５の先端の位置において、放電管２４を点灯した。曲線Ｆは第１の導熱部材３２のみがある場合を示し、曲線Ｇは第１の導熱部材３２及び第２の導熱部材３３がある場合を示する。第２の導熱部材３３は電極２５の先端から２０mmの位置に配置された。曲線Ｆにおいては、液体水銀が電極２５の先端の位置から８mm移動させるのに７．５時間かかった。曲線Ｇにおいては、液体水銀が電極２５の先端の位置から８mm移動させるのに２．０時間かかった。従って、第２の導熱部材３３を設けることによって、液体水銀が電極２５の先端の位置から短い時間で移動し、放電管２４の寿命を長くすることができる。
【００４５】
図１３は液体水銀を第１の位置に集めるための装置の変形例を示す図である。液体水銀を第１の位置に集めるための装置は、ヒータ８２と冷却用開口部８４とを有する電気炉８０を含む。さらに、ヒートシンク９４Ａ付き冷却用金具９４が、冷却用開口部８４に出没自在に配置される。ファン９６がヒートシンク９４Ａを介して冷却用金具９４を冷却する。この装置の作動は図１２の装置の作動と同様である。
【００４６】
冷却用金具９４は放電管２４の第１の位置を複数の部分に分割する金具部分９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄからなる。冷却用金具９４の幅が２０mmであり、各金具部分９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄの幅が５mmである。さらに、金具部分９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄを個別に作動させるために、図示しない作動手段が設けられる。
【００４７】
電気炉８０を加熱した後で冷却用金具９４によって放電管２４の第１の位置を冷却する際に、中央部に位置する金具部分９４ｂ，９４ｃが最初に放電管２４の第１の位置に接触するように作動され、それから周辺部に位置する金具部分９４ａ，９４ｄが放電管２４の第１の位置に接触するように作動される。つまり、放電管２４の第１の位置の複数の部分の冷却時期を変えるようになっている。さらに、複数の部分の冷却時期を変えることは、第１の位置に温度分布を形成することと表現できる。
【００４８】
例えば図１２を参照すると、放電管２４の第１の位置を冷却用金具９４で冷却するときに、多くの気体水銀は矢印で示されるように放電管２４の長手方向に移動しながら放電管２４の第１の位置に付着する。このため、液体水銀は主として第１の位置の周辺部で液化することになり、第１の位置の中央部で液化する液体水銀の量は少なくなる。図１２においては、第１の位置の周辺部に付着した液体水銀が２８Ｅで示されており、第１の位置の中央部に付着した液体水銀が２８Ｃで示されている。第１の位置の周辺部に付着した液体水銀２８Ｅの密度は高く、第１の位置の中央部に付着した液体水銀２８Ｃの密度は低くなる。
【００４９】
液体水銀の密度が高い領域があると、その領域において液体水銀の粒子の大きさが大きくなり勝ちである。例えば図８を参照すると、液体水銀２８の粒子２８Ｐは破線で示されるように振動して、図９を参照して説明したように、複数の小さい粒子２８Ｐが１つの大きい粒子２８Ｐになることがある。液体水銀２８の粒子２８Ｐの密度が高いと、複数の小さい粒子２８Ｐが互いに接触する可能性は高くなり、１つの大きい粒子２８Ｐになりやすい。
【００５０】
従って、図１３においては、中央部に位置する金具部分９４ｂ，９４ｃが最初に放電管２４の第１の位置に接触するように作動されることによって、第１の位置の中央部に付着する液体水銀の量を増やし、第１の位置の周辺部に位置する金具部分９４ａ，９４ｄに付着する液体水銀の量を減らし、液体水銀が放電管の第１の位置全体として一様に分布するようにする。これによって、複数の小さい粒子２８Ｐが互いに接触することなく、１つの大きい粒子２８Ｐにならないようにする。このようにして、液体水銀２８が放電管２４の第１の位置から移動しないようにする。
【００５１】
以上の説明は、放電管の端部から離れた放電管の第１の位置に放電時の気体水銀量を除くほとんど全ての液体水銀を集める工程と、その後、該放電管の第１の位置を冷却する冷却装置を設ける工程とを含む水銀を含むバックライトの製造方法であって、前記液体水銀を集める工程は、放電管を加熱しつつ放電管の第１の位置を冷却し、放電管の第１の位置を冷却する際、該第１の位置に温度分布を形成することを特徴とするバックライトの製造方法、をも説明したものである。
【００５２】
図１４は液晶パネル１２の表示面１２ａと第１及び第２の導熱部材３２，３３とを示す図である。第１及び第２の導熱部材３２，３３は上記したように放電管２４に接触せしめられている。液晶パネル１２の表示面１２ａには、第１及び第２の導熱部材３２，３３の影３２Ｓ，３３Ｓができる。第１及び第２の導熱部材３２，３３はほとんど透明、あるいは白色の熱伝導性樹脂等で作られているので、第１及び第２の導熱部材３２，３３に対応する表示面１２ａの部分の輝度の低下は小さいが、第１及び第２の導熱部材３２，３３のない表示面１２ａの部分と比較すると、いくらか暗くなり、影３２Ｓ，３３Ｓができる。図１５はこの問題点の解決策を提供するものである。
【００５３】
図１５は液晶パネル１２の表示面１２ａと第１及び第２の導熱部材３２，３３の変形例を示す図である。第１の導熱部材３２の面積（Ｓ１）は、第２の導熱部材３３の面積（Ｓ２）とは変えてある。Ｓ１＞Ｓ２となっている。第２の導熱部材３３が複数ある場合には、第２の導熱部材３３の面積を（Ｓｎ）として、Ｓ１＞Ｓｎとする。例えば、図１５の例では、第１の導熱部材３２の管長手方向の幅は２０mmであり、放電管２４の半周分の長さをｄとすると（図５）、面積（Ｓ１）は２０ｄである。第２の導熱部材３３の管長手方向の幅は１０〜１５mmであり、放電管２４の半周分の長さをｄとすると（図５）、面積（Ｓ２）は１０ｄ〜１５ｄになる。このようにすることで、輝度低下、及び輝度ムラを縮小することが可能になる。
【００５４】
図１７は本発明の他の参考に係るバックライトの一部である放電管及びリフレクタを示す正面図である。図１８は図１７の線XVII−XVIIに沿ったバックライトの断面図である。バックライト１４は、導光板１６と、導光板１６の両側に配置された光源装置１８（図１８には１つの光源装置１８のみ示される）とを備える。光源装置１８は、２本の放電管２４と、リフレクタ２６とを有する。バックライト１４はさらに図１及び図２に示されるように、散乱反射板２０と、散乱板２２とを備えることができる。
【００５５】
リフレクタ２６は２本の放電管２４から放射された光を反射させるものである。リフレクタ２６はその内面を２本の放電管２４に向けて２本の放電管２４を包囲している。リフレクタ２６はその内面の一部に突起４０を有する。この突起４０が放電管２４の第１の位置に接触又は近接するように配置される。放電管２４は保持部材２７（図４）によってリフレクタ２６に保持される。
【００５６】
図１８においては、突起４０はクランク状に曲げられた板部材４２からなる。リフレクタ２６はほぼＵ字状の形状を有し、Ｕ字の中央の平坦な底部に板部材４２が取り付けられている。板部材４２は、底板部４２ａと、垂直壁４２ｂと、頂部壁４２ｃとを有する。底板部４２ａがＵ字の中央の平坦な底部に固定され、頂部壁４２ｃが２本の放電管２４に接触する。あるいは、Ｕ字の中央の平坦な底部の一部をスリット状に切り、そしてスリットに隣接する部分を曲げ起こして、板部材４２と同様の構造を得ることもできる。
【００５７】
底板部４２ａと、垂直壁４２ｂと、頂部壁４２ｃの表面（内面）は反射面となっている。突起４０の放電管２４に接触する面以外の面、すなわち垂直壁４２ｂは断熱材４４で覆われている。リフレクタ２６のＵ字の中央の平坦な底部と板部材４２の頂部壁４２ｃとの間には導熱性シリコーン樹脂４６が充填されている。断熱材４４は厚さ０．３mmのベーク板であり、アクリル系両面接着テープで垂直壁４２ｂに貼りつけられている。断熱材４４は垂直壁４２ｂを通してリフレクタ２６の内部に向かう熱の拡散を防止し、放電管２４の第１の位置の熱を突起４０を介してリフレクタ２６に伝導させる。この突起４０の作用は前に説明した第１の導熱部材３２の作用と同様である。
【００５８】
図１９は本発明のさらに他の参考に係るバックライトの制御のブロック図である。制御手段は、放電管２４のための点灯回路４８と、調光回路５０とを有する。調光設定スイッチ５２が調光回路５０の作動タイミングを切り替える。作動タイミングはタイマー５８によって制御され、環境温度センサ５６及びオンオフスイッチ５８がタイマー５８に接続される。点灯回路４８は放電管２４に供給する電流を制御し、調光回路５０は電流を制御することにより、又はデューティ制御により、放電管２４の発光量を調節する。
【００５９】
調光設定スイッチ５２はユーザーが所望の調光率を設定する。例えば、調光率を１００％から０％の範囲で設定することができる。オンオフスイッチ５８はユーザーがオンオフする。環境温度センサ５６は例えば室温を検出する。放電管２４は第１の位置に第１の導熱部材３２を備えており、例えば室温が２５℃のときにバックライトが最大の輝度を得ることができるようになっている。
【００６０】
タイマー５８は、オンオフスイッチ５８がオンにされたときに、点灯回路４８を起動させるとともに、時間の計測を開示する。調光回路５０は、調光設定スイッチ５２に従った調光率に対応する信号を点灯回路４８に送るとともに、点灯の初期には設定調光率及び環境温度に従って調光率を補正する。すなわち、調光回路５０は、設定調光率が最大値よりも小さいときに、または環境温度が放電管２４の発光量が最大になる温度よりも低いときに、放電管２４の点灯開始からの所定の時間最大の調光率で放電管２４を点灯させる。
【００６１】
図２０は図１９の制御のブロックで実施される点灯制御の一例を示す図である。曲線Ｈは設定調光率が２０％のときの点灯時間と輝度との関係を示し、破線の曲線Ｉは調光率が最大値（１００％）のときの点灯時間と輝度との関係を示し、曲線Ｊは本発明の条件に従って制御されたときの点灯時間と輝度との関係を示す図である。
【００６２】
曲線Ｈに示されるように、設定調光率が２０％のときには、輝度が所望の値（この場合には約８０cd／ｍ2 ）に達するまでに約２００秒かかる。従って、もっと早く輝度が高くなるようにしたい。そのために、最初は曲線Ｊは曲線Ｉと同じになるように制御される。すなわち、放電管２４の点灯開始からの所定の時間ｔ0 最大の調光率（１００％）で放電管２４を点灯させるようにする。所定の時間ｔ0 に達したら、曲線Ｊは曲線Ｈの特性に基づいて制御される。この場合、輝度はすでに所望の値に達しているので、曲線Ｊは曲線Ｈと同じにはならず、曲線Ｊは所望の輝度のままで曲線Ｈの飽和値に重なっていく。このようにして、調光率が低い場合でも、短い時間で所望の輝度まで立ち上げることができる。ここでは、放電管２４の点灯開始からの所定の時間ｔ0 を継続時間と呼ぶ。
【００６３】
図２１は設定調光率及び環境温度に従って定められる継続時間の例を示す図である。図２１においては、Ａ領域からＧ領域までが設定調光率及び環境温度の２次元関数としてマップ化されている。Ａ領域の継続時間は６０〜７０秒であり、Ｂ領域の継続時間は５０〜６０秒であり、Ｃ領域の継続時間は４０〜５０秒であり、Ｄ領域の継続時間は３０〜４０秒であり、Ｅ領域の継続時間は２０〜３０秒であり、Ｆ領域の継続時間は１０〜２０秒であり、Ｇ領域の継続時間は０〜１０秒である。従って、継続時間は、設定調光率及び環境温度に従って変化するようになっている。
【００６４】
図２２は本発明の他の参考に係るバックライトを示す図である。図２３は図２２の上方の光源装置及び下方の光源装置を示す断面図である。バックライト１４は導光板１６の両側に光源装置１８Ｕ，１８Ｌを有する。各光源装置１８Ｕ，１８Ｌは２本の放電管２４と１個のリフレクタ２６とからなる。液晶パネルが垂直な状態で使用される場合、一方の光源装置１８Ｕは導光板１６の上側に配置され、他方の光源装置１８Ｌは導光板１６の下側に配置される。このような場合、上方の光源装置１８Ｕの特性が下方の光源装置１８Ｌの特性と異なることがある。図２３においては、上方の光源装置１８Ｕの放電管を２４ａ，２４ｂで示し、下方の光源装置１８Ｌの放電管を２４ｃ，２４ｄで示してある。
【００６５】
下記の表１は、冷却なし（放電管２４ａ〜２４ｄの第１の位置に第１の導電部材３２がない場合）と、冷却あり（放電管２４ａ〜２４ｄの第１の位置に同じ第１の導電部材３２がある場合）と、冷却組み合わせ（放電管２４ａ〜２４ｄの第１の位置に異なった第１の導電部材３２がある場合）について、放電管２４ａ〜２４ｄの表面の温度を調べた結果である。
【００６６】
【表１】
0004004759.tif 000002
【００６７】
冷却なしの場合には、上方の光源装置１８Ｕの放電管２４ａ−２４ｂの表面の温度と下方の光源装置１８Ｌの放電管２４ｃ−２４ｄの表面の温度との間には７℃程度の差がある。そのため、冷却ありの場合には、同程度の温度差が残る。この場合、第１の導電部材３２として、熱伝導度１．２Ｗ／Ｋ／ｍのゴムスペーサを使用し、管表面温度の変化に対して、輝度はおよそ０．６％／℃の率で変化する。そのため、上方の光源装置１８Ｕと下方の光源装置１８Ｌとの間で４℃の温度差があるとすると、２％の輝度傾斜を起こす原因となる。
【００６８】
そこで、上方の光源装置１８Ｕと下方の光源装置１８Ｌとで第１の導電部材３２の熱伝導度又は形状を異ならせる。冷却組み合わせはこの条件に従ったものである。例においては、上方の光源装置１８Ｕの第１の導電部材３２を熱伝導度１．２Ｗ／Ｋ／ｍのゴムスペーサとし、下方の光源装置１８Ｌの第１の導電部材３２を熱伝導度１．４Ｗ／Ｋ／ｍのゴムスペーサとした。この結果、表１の冷却組み合わせの項に示されるように、上方の光源装置１８Ｕと下方の光源装置１８Ｌとの間で２℃の温度差となり、輝度傾斜を１％程度にすることができた。
【００６９】
図２４は図２３の実施例のバックライトの変形例を示す図である。各光源装置は３本の放電管を含む。すなわち、上方の光源装置１８Ｕは放電管２４ａ，２４ｂ，２４ｃを含み、下方の光源装置１８Ｌは放電管２４ｄ，２４ｅ，２４ｆを含む。さらに、第１の導電部材３２は、３つの導電部分３２ｐ，３２ｑに分割されている。上方の光源装置１８Ｕにおいては、２つの放電管２４ａ，２４ｂがリフレクタ２６の外方（開口部側）にあり、１つの放電管２４ｃがリフレクタ２６の内方にある。外方の放電管２４ａ，２４ｂは導電部分３２ｐに接触し、内方の放電管２４ｃは導電部分３２ｑに接触する。下方の光源装置１８Ｌにおいては、２つの放電管２４ｄ，２４ｅがリフレクタ２６の外方にあり、１つの放電管２４ｆがリフレクタ２６の内方にある。外方の放電管２４ｄ，２４ｅは導電部分３２ｐに接触し、内方の放電率２４ｆは導電部分３２ｑに接触する。
【００７０】
下記の表２は、冷却なし（放電管２４ａ〜２４ｄの第１の位置に第１の導電部材３２がない場合）と、冷却組み合わせ（放電管２４ａ〜２４ｆの第１の位置に異なった導電部材３２ｐ，３２ｑがある場合）について、放電管２４ａ〜２４ｆの表面の温度を調べた結果である。
【００７１】
【表２】
0004004759.tif 000003
【００７２】
冷却なしの場合には、外方の放電管２４ａ−２４ｂ，２４ｄ−２４ｅの管表面の温度と、内方の放電管２４ｃ，２４ｆの管表面の温度との間には２５℃程度の差がある。そのため、冷却ありの場合には、同程度の温度差が残る。このため、温度が高くなる内方の放電管２４ｃ，２４ｆに対しては、熱伝導率の高いゴムスペーサを使用し、温度が低くなる外方の放電管２４ａ−２４ｂ，２４ｄ−２４ｅについては熱伝導率の低いゴムスペーサを使用する。これに加えて、上方の光源装置１８Ｕと下方の光源装置１８Ｌとの差を考慮して熱伝導率を決める。
【００７３】
例えば、上方の光源装置１８Ｕについては、内方の放電管２４ｃのための導電部分３２ｑは熱伝導度２．０Ｗ／Ｋ／ｍのゴムスペーサを使用し、外方の放電管２４ａ，２４ｂのための導電部分３２ｐは熱伝導度１．６Ｗ／Ｋ／ｍのゴムスペーサを使用した。下方の光源装置１８Ｌについては、内方の放電管２４ｆのための導電部分３２ｑは熱伝導度１．６Ｗ／Ｋ／ｍのゴムスペーサを使用し、外方の放電管２４ｄ，２４ｅのための導電部分３２ｐは熱伝導度１．２Ｗ／Ｋ／ｍのゴムスペーサを使用した。ゴムスペーサは加熱プレスすることで形成した。
【００７４】
この結果、上方の光源装置１８Ｕと下方の光源装置１８Ｌとの間で、放電管２４の第１の位置の温度差は５℃以内になった。また、各光源装置１８Ｕ，１８Ｌ内においては、温度差は１０℃程度になった。
【００７５】
図２５は外気温度と輝度との関係を示す図である。曲線Ｋは図２４の構成を採用した場合の特性を示し、曲線Ｌは図２４の構成と同様の放電管の構成に対し、全ての導電部分を同一にした場合の特性を示する。全体的にみれば、曲線Ｋの輝度は曲線Ｌの輝度よりも高くなる。また、この実施例によれば、全ての放電管の第１の位置の温度は等しくならないが、全ての放電管の第１の位置の温度は等しい場合と比べて、外気温度に対する温度依存性は小さくなる。
【００７６】
本発明の参考に係るバックライトは、水銀を含み且つ放電時の気体水銀量を除くほとんど全ての液体水銀が放電管の中央部に集められた放電管と、該放電管の中央部にある第１の位置を冷却する第１の冷却装置と、該放電管の該第１の位置を基準にして対称な１つの位置または複数の異なる位置を冷却する第２の冷却装置とを備え、前記放電管の内径をＤとしたとき、前記第２の冷却装置が該放電管の両端の電極の先端から５Ｄ以上離れた位置に設けられていることを特徴とするものである。
【００７７】
この構成によれば、放電管の第１の位置に液体水銀が集められ且つ使用において放電管が第１の位置において冷却されるので、放電管は高い輝度で光を放射することができる。その後、液体水銀が第１の位置から移動したとしても、液体水銀は移動した位置で蒸発して、冷却されている第１の位置及び第２の位置で再び液化し、放電管は高い輝度で光を放射することができる。
【００７８】
さらに、本発明の参考に係るバックライトは、水銀を含む放電管と、該放電管から放射された光を反射させるリフレクタとを備え、該リフレクタはその内面の一部に突起を有し、該リフレクタは該内面を該放電管に向けて該放電管を包囲し且つ該突起が放電管の一部に接触又は近接するように配置されることを特徴とする。
【００７９】
さらに、本発明の参考に係るバックライトは、放電管と、該放電管の発光量を調節する調光手段とを備え、該調光手段は、設定調光率が最大値よりも小さいときに、または環境温度が該放電管の発光量が最大になる温度よりも低いときに、該放電管の点灯開始からの所定の時間最大の調光率で該放電管を点灯させるようにしたバックライトであって、該所定の時間が、設定調光率及び環境温度に従って変化することを特徴とする。
【００８０】
さらに、本発明の参考に係るバックライトは、水銀を含む第１の放電管と、該第１の放電管から放射された光を反射させる第１のリフレクタと、水銀を含む第２の放電管と、該第２の放電管から放射された光を反射させる第２のリフレクタと、該第１のリフレクタに取り付けられて該第１の放電管の一部を局部的に冷却する第１の冷却部材と、該第２のリフレクタに取り付けられて該第２の放電管の一部を局部的に冷却する第２の冷却部材とを備え、該第１の冷却部材の熱伝導度又は形状が該第２の冷却部材の熱伝導度又は形状とは異なっていることを特徴とする。
【００８１】
さらに、本発明の参考に係るバックライトは、水銀を含む第１の放電管と、水銀を含む第２の放電管と、該第１及び第２の放電管から放射された光を反射させるリフレクタと、該リフレクタに取り付けられて該第１の放電管の一部を局部的に冷却する第１の冷却部材と、該リフレクタに取り付けられて該第２の放電管の一部を局部的に冷却する第２の冷却部材とを備え、該第１の冷却部材の熱伝導度又は形状が該第２の冷却部材の熱伝導度又は形状とは異なっていることを特徴とする。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液体水銀が移動しにくくし、あるいは液体水銀が移動しても、高い輝度を維持することができる。また、放電管の発光量を種々の手段で制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考に係るバックライトを含む液晶表示装置を示す略図である。
【図２】  図１のバックライトを示す断面図である。
【図３】  図１及び図２の放電管及びリフレクタを示す断面図である。
【図４】  図３の線IV−IVを通る放電管及びリフレクタの断面図である。
【図５】  図３の線Ｖ−Ｖを通る放電管及びリフレクタの断面図である。
【図６】  図３のバックライトの作用を説明する図である。
【図７】  図３のバックライトの第１及び第２の導熱部材の位置関係を示す図である。
【図８】  放電管の管壁の一部、蛍光物質及び液体水銀の粒子を示す図である。
【図９】  図８の液体水銀の粒子が一塊になった状態を示す図である。
【図１０】  放電管の温度と輝度との関係を示す図である。
【図１１】  液体水銀を第１の位置に集めるための装置を示す図である。
【図１２】  液体水銀を第１の位置に集めるための装置の変形例を示す図である。
【図１３】  液体水銀を第１の位置に集めるための装置の変形例を示す図である。
【図１４】  液晶パネルの表示面と第１及び第２の導熱部材とを示す図である。
【図１５】  液晶パネルの表示面と第１及び第２の導熱部材の変形例を示す図である。
【図１６】  放電管の点灯時間と液体水銀の付着領域との関係を示す図である。
【図１７】  本発明の他の参考に係るバックライトの一部である放電管及びリフレクタを示す正面図である。
【図１８】  図１７の線XVII−XVIIに沿ったバックライトの断面図である。
【図１９】  本発明の参考に係るバックライトの制御のブロック図である。
【図２０】  図１９の制御のブロックで実施される点灯制御の一例を示す図である。
【図２１】  設定調光率及び環境温度に従って定められる継続時間の例を示す図である。
【図２２】  本発明の参考に係るバックライトを示す図である。
【図２３】  図２２の上方の光源装置及び下方の光源装置を示す断面図である。
【図２４】  図２３のバックライトの変形例を示す図である。
【図２５】  外気温度と輝度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０…液晶表示装置
１２…液晶パネル
１４…バックライト
１６…導光板
１８…光源装置
２４…放電管
２６…リフレクタ
２８…水銀
３０…蛍光物質
３２…第１の導電部材
３３…第２の導電部材
５０…調光回路
５８…タイマー
８０…電気炉
８６…冷却用ファン
９４…冷却用金具
９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ…金具部分
【図１】
0004004759.tif 000004
【図２】
0004004759.tif 000005
【図３】
0004004759.tif 000006
【図４】
0004004759.tif 000007
【図５】
0004004759.tif 000008
【図６】
0004004759.tif 000009
【図７】
0004004759.tif 000010
【図８】
0004004759.tif 000011
【図９】
0004004759.tif 000012
【図１０】
0004004759.tif 000013
【図１１】
0004004759.tif 000014
【図１２】
0004004759.tif 000015
【図１３】
0004004759.tif 000016
【図１４】
0004004759.tif 000017
【図１５】
0004004759.tif 000018
【図１６】
0004004759.tif 000019
【図１７】
0004004759.tif 000020
【図１８】
0004004759.tif 000021
【図１９】
0004004759.tif 000022
【図２０】
0004004759.tif 000023
【図２１】
0004004759.tif 000024
【図２２】
0004004759.tif 000025
【図２３】
0004004759.tif 000026
【図２４】
0004004759.tif 000027
【図２５】
0004004759.tif 000028