JP2000228172A - 平面型光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電開始電圧を高めることなく、所望な輝度
を確保して大面積化が図れる平面型光源を提供する。 【解決手段】 透明な表基板１と裏基板２を接着して密
閉容器を形成し、表基板１の内側面に蛍光体３を塗布
し、裏基板２の外側面に一対の電極４，５を設けると共
に、これらの電極４，５が隣接する裏基板２の外側面に
一対の凹部６，７を形成し、この一対の凹部６，７に微
小電極８，９を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型液晶ディス
プレイ等の照明装置として用いられる平面型光源に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、透過型液晶ディスプレイ用光源
としては、Ｘｅ（キセノン）を励起源とした直管タイプ
のものが使用されている。直管タイプの光源では、平面
に導光するための拡散板を用いる必要があり、しかも輝
度を確保するためには高輝度のものが要求される。最近
では、液晶ディスプレイも大型となり、それに伴って光
源も大型なものが要求されるようになっている。この場
合、直管タイプの光源では、部分的な輝度低下を招いて
しまう。

【０００３】これらの問題を解決するため、形状自体が
平面である光源が提案されている。例えば、特開平９−
１１５４８３号公報には、図１２に示すように、希ガス
を封入した放電空間１００内に対向電極１０１，１０２
を設け、その電極の表面を誘電体で被膜したものが記載
されている。この提案により、平面形状でありながら、
希ガスを励起し、蛍光体を発光させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな平面型光源においては、電極構造によって大面積化
が難しい場合が多い。これは、大面積になるにつれて、
電極間距離が広がり、その結果として放電開始電圧が高
くなってしまうからである。また、発光面において均一
な放電を維持することも難しくなり、電子が流れ易い経
路にのみ発光が集中する局所放電が発生してしまう。ま
た、放電開始電圧を下げる方法として、封入ガス圧を下
げることが考えられるが、この場合には、輝度を確保す
るのが困難となる。

【０００５】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、放電開始電圧を高めることなく、所望な輝度を
確保して大面積化が図れる平面型光源を提供しようとす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１の平面型光源は、透明な表基板と裏基板を接着し
て密閉容器を形成し、前記表基板の内側面に蛍光体を塗
布し、前記裏基板の外側面に一対の電極を設けると共
に、これらの電極が隣接する前記裏基板の外側面に一対
以上の凹部を形成し、この一対以上の凹部に微小電極を
配設したものである。

【０００７】請求項２の平面型光源は、請求項１記載の
平面型光源において、前記微小電極と同一形状の補助電
極を前記微小電極と対向するように前記表基板の外側面
に設け、前記補助電極を同電位に保つものである。

【０００８】請求項３の平面型光源は、透明な表基板と
裏基板を接着して密閉容器を形成し、前記表基板の内側
面に蛍光体を塗布し、前記裏基板の内側面に複数の電極
を配設し、これらの電極はその電極幅を電極間距離より
も広くすると共に、その表面に誘電体薄膜を形成したも
のである。

【０００９】請求項４の平面型光源は、請求項１乃至請
求項３に記載のいずれかの平面型光源において、前記裏
基板の材質を、誘電体としたものである。

【００１０】請求項５の平面型光源は、請求項１乃至請
求項３に記載のいずれかの平面型光源において、前記裏
基板の材質を、ソーダライムガラスあるいはアルミノシ
リケートガラスとしたものである。

【００１１】請求項６の平面型光源は、請求項１乃至請
求項５に記載のいずれかの平面型光源において、電極間
距離を０．５ｍｍ〜３０ｍｍとしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
平面型光源の第１の実施の形態の断面図（ａ）と底面図
（ｂ）、図２は微小電極部分の拡大断面図、図３は電極
をくし歯状に形成した場合の底面図、図４は本発明に係
る平面型光源の第２の実施の形態の断面図（ａ）と底面
図（ｂ）、図５は電極を３分割した場合の底面図、図６
は発光電極を複数に分割した場合の底面図、図７は図６
のＡ−Ａ線断面拡大図、図８は本発明に係る平面型光源
の第３の実施の形態の平面図（ａ）と底面図（ｂ）、図
９は図８（ａ）のＢ−Ｂ線断面拡大図、図１０は外側電
極におけるＭｇＯ膜の塗布位置を示す断面図、図１１は
内側電極におけるＭｇＯ膜の塗布位置を示す断面図であ
る。

【００１３】本発明に係る平面型光源の第１の実施の形
態は、図１に示すように、シート状の透明な表基板１
と、トレイ状で表基板１と対向する裏基板２を、フリッ
ト（低融点ガラス）の融着によって接着させ、真空容器
（放電空間）を形成している。なお、裏基板２をトレイ
状ではなく、シート状に形成し、シート状の表基板１と
シート状の裏基板２をスペーサを介して接着して密閉容
器を形成することもできる。

【００１４】表基板１の内側面には、後述する希ガス励
起による紫外線波長で最も効率よく可視光線を発光する
ように蛍光体３が塗布されている。この蛍光体３は劣化
を防ぐために後述の電極とは反対側に塗布するが、第１
実施の形態では、発光面は放電路ではなく電極表面であ
るから、従来のような電子流による劣化は起こり難く、
蛍光体３を表基板１と裏基板２の両内側面に塗布するこ
ともできる。

【００１５】また、図１（ｂ）に示すように、裏基板２
の外側面に一対のシート状電極４，５を一定の間隔（電
極間距離）を保って設けると共に、これらのシート状電
極４，５の端部が隣接する裏基板２の外側面に一対の凹
部６，７を形成し、この一対の凹部６，７に微小電極
８，９を配設している。シート状電極４，５及び微小電
極８，９には、電源（不図示）が接続されている。一対
のシート状電極４，５は、図３に示すように、くし歯状
に形成することもできる。

【００１６】電極間距離は、発光面積の大きさによらず
一定で、所定電圧で放電が開始する距離で、且つ電極
４，５間でアーク放電が発生しない程度に設定される。
なお、後述する誘電体の厚み、即ち裏基板２の厚みを
０．７ｍｍにした場合には、電極間距離は２〜３ｍｍに
設定するのが望ましい。また、電極間距離が広くなる
と、放電開始電圧が高くなるため、３０ｍｍ以下に抑え
ることが望ましい。一方、平面光源の大きさを変えたい
場合には、電極４，５の面積を変えることにより対応す
る。

【００１７】電極の上には誘電体を設けるが、第１の実
施の形態では、電極４，５が真空容器の外側である裏基
板２の外側面に設けてあるため、容器自体が誘電体とし
て働くよう、裏基板２にガラス等の材料を用いている。
これにより、真空容器内で誘電体バリアー放電が発生す
る。この放電現象は、一般の放電現象とは異なり、電極
４，５の間にコンデンサとしての誘電体が存在すること
で、放電路が固定されず、放電が面状に分散されるとい
う特徴があり、複数の放電路が同時刻に存在することが
可能になる。

【００１８】また、真空容器を誘電体として利用する場
合、真空を維持するため、大面積の平面型光源を構成す
るには、容器の厚みが必要となる。容器の材料がガラス
の場合には、対角長さが７インチ程度の面積ならば、２
〜３ｍｍ程度の厚みが必要である。

【００１９】しかし、図１（ｂ）に示すように、放電路
となる電極４，５の端部附近のみ厚みを薄くした一対の
凹部６，７を形成し、この凹部６，７に微小電極８，９
を配設して、その部分での放電開始電圧を小型平面光源
並みの電圧（約２ｋＶｐ-ｐ）にすることができる。な
お、凹部６，７の厚みは、強度の関係から０．５ｍｍ以
上が望ましい。

【００２０】更に、真空容器には、Ｘｅ等の励起源を封
入している。Ｘｅは高価であるため、バッファガスとし
て、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅ等の希ガスを封入するのが望まし
い。また、本発明では水銀などの有害物質がガス中に含
まれていないので、環境に配慮した用途にきわめて有効
である。

【００２１】また、真空圧は、大面積な平面光源を形成
するには、２００〜６００ｔｏｒｒ程度のガス圧が望ま
しい。なお、ガス圧が低い方が放電は安定するものの輝
度が低下し、逆にガス圧が高いと輝度は上昇するが放電
路が定まってしまう傾向になる。従来の方法では、全面
放電を維持することが難しかったが、本発明によれば、
放電路部分の発光を積極的に利用しなくてもよく、高輝
度が必要で高圧ランプという構成をとる場合には、放電
路部分をマスクすることで均一な平面光源を形成するこ
とができる。

【００２２】以上のように構成した本発明に係る平面型
光源の第１の実施の形態の作用について説明する。先
ず、裏基板２の一部を薄くして形成した凹部６，７に設
けた微小電極８，９間で、小型平面光源並みの放電開始
電圧（約２ｋＶｐ-ｐ）により、放電が開始される。

【００２３】すると、そこで発生したプラズマは誘電体
である裏基板２の凹部６，７より厚い部分を介して電極
４，５にまで波及し、その部分での放電を促すことにな
る。結果として、放電開始電圧を低く維持しながら、大
面積の平面光源を実現することになる。

【００２４】このように、本発明では、従来技術のよう
な電極間距離が広くなることで不安定となる放電路から
の励起原子ではなく、電子が最終的に到達する誘電体表
面での励起原子からの紫外線発光を利用するので、放電
路は放電し易い距離を保ったまま、電極面積を広げるこ
とで発光面積を大きくすることが可能となる。

【００２５】また、裏基板２の一部を薄くして形成した
凹部６，７に微小電極８，９設け、微小電極８，９間の
放電によって電極４，５間の放電を促すことにより、誘
電体の厚みについて制約を受けることはない。

【００２６】本発明に係る平面型光源の第２の実施の形
態は、電極を真空容器の内部に設けたもので、図４に示
すように、裏基板２の内側面に一方の電極１４を配設す
ると共に、この電極１４を囲むように他方の電極１５を
配設し、これらの電極１４，１５の電極幅を電極間距離
よりも広くして、これらの電極１４，１５の表面に誘電
体薄膜１６を形成している。また、表基板１の内側面と
誘電体膜１６には、蛍光体３が塗布されている。なお、
他の構成は、図１に示す平面型光源と同様である。な
お、電極間距離は、０．５ｍｍ〜３０ｍｍであることが
望ましい。

【００２７】これにより、発光面の電極１４を大きく
し、放電を維持するための電極１５をその周りに形成す
ることが可能になる。この場合には、ランプの大きさに
よらず、電極間距離を一定に保つことができるので、放
電開始電圧を低く維持することができ、大面積化が容易
である。

【００２８】また、図４に示す内側電極構造において、
図５に示すように、電極を３つの電極２１，２２，２３
に分割してもよい。なお、電極間距離は、０．５ｍｍ〜
３０ｍｍであることが望ましい。これにより、電極間距
離を一定に保つことができるので、放電開始電圧を低く
維持して電極２１と電極２２の間、電極２２と電極２３
の間で放電させ、大面積の平面光源を得ることができ
る。

【００２９】また、図１に示す外側電極構造において、
発光電極を複数に分割したり、電極を分けたり、構造の
異なる電極を組み合わせたりすることもできる。例え
ば、図６及び図７に示すように、裏基板２の外側面に溝
３０を複数本平行に設ける。これらの溝３０のうち裏基
板２の一方の半分の面に形成した溝３０に溝電極３１
を、他方の半分の面に形成した溝３０に溝電極３２を配
設する。

【００３０】更に、溝３０以外の裏基板２の外側面に、
中心となる部分を除いて溝電極３１に挟まれるように表
面電極３３を、溝電極３２に挟まれるように表面電極３
４を設ける。このように、溝電極３１，３２と表面電極
３３，３４を組み合わせて発光電極を構成することもで
きる。

【００３１】この場合には、先ず溝電極３１と溝電極３
２の間で放電を開始させ、次いで溝電極３１，３２間の
放電が、表面電極３３と表面電極３４との間の放電を促
し、最終的には溝電極３１，３２間の放電と表面電極３
３，３４間の放電により、放電開始電圧を低く維持して
大面積の平面光源を得ることができる。

【００３２】本発明に係る平面型光源の第３の実施の形
態は、図１に示す外側電極構造において、図８及び図９
に示すように、裏基板２の外側面に一対の表面電極４
１，４２を設けると共に、これらの表面電極４１，４２
を挟むように裏基板２の外側面に溝４３を形成し、この
溝４３に一対の溝電極４４，４５を配設し、この一対の
溝電極４４，４５と同一形状の補助電極４６，４７を溝
電極４４，４５と対向するように表基板１の外側面に設
けている。そして、補助電極４６，４７は、電極４８で
接続して同電位に保つようにしている。また、表基板１
の内側面と裏基板２の内側面には、蛍光体３が塗布され
ている。

【００３３】この場合には、先ず溝電極４４と溝電極４
５の間で放電が開始され、次いで溝電極４４，４５間の
放電が、表面電極４１と表面電極４２との間の放電を促
し、最終的には溝電極４４，４５間の放電と表面電極４
１，４２間の放電により、放電開始電圧を低く維持して
大面積の平面光源を得ることができる。更に、補助電極
４６，４７と、補助電極４６，４７を同電位に保つ電極
４８を設けたことにより、安定した放電が得られる。

【００３４】図８及び図９に示す平面型光源の第３の実
施の形態における実験条件及び実験結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】また、高輝度の平面光源が必要な場合に
は、図１に示す外側電極構造の場合には図８に示すよう
に、また図４に示す内側電極構造の場合には図９に示す
ように、蛍光体３の下地としてＭｇＯ（酸化マグネシウ
ム）膜５０などの二次電子放出を促す材料を形成しても
よい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、放電開始電圧を高めることなく、平面光源の
大面積化が可能になる。これにより、従来小型機器用の
光源としか使用できなかった水銀を用いない平面型光源
をカーナビゲーションのような表示画面が大きく、しか
も環境への影響に配慮しなければいけない用途にも適用
することができる。

【００３８】請求項２に係る発明によれば、放電開始電
圧を低く維持して大面積の平面光源を得ることができ、
しかも補助電極を設けたことで、より安定した放電が得
られる。

【００３９】請求項３に係る発明によれば、ランプの大
きさによらず、電極間距離を一定に保つことができるの
で、放電開始電圧を低く維持することができ、大面積化
が容易になる。これにより、従来小型機器用の光源とし
か使用できなかった水銀を用いない平面型光源をカーナ
ビゲーションのような表示画面が大きく、しかも環境へ
の影響に配慮しなければいけない用途にも適用すること
ができる。

【００４０】請求項４に係る発明によれば、裏基板の材
質を、誘電体とすることにより、真空容器内で誘電体バ
リアー放電が発生する。この放電により、放電路が固定
されず、放電が面状に分散され、複数の放電路が同時刻
に存在することが可能になる。また、真空容器を形成す
る裏基板の材質を、誘電体とすることにより、新たに誘
電体を配設する必要がないため、コストの低減が図れ
る。

【００４１】請求項５に係る発明によれば、裏基板の材
質を、ソーダライムガラスあるいはアルミノシリケート
ガラスとすることにより、真空容器内で誘電体バリアー
放電が発生する。この放電により、放電路が固定され
ず、放電が面状に分散され、複数の放電路が同時刻に存
在することが可能になる。

【００４２】請求項６に係る発明によれば、放電開始電
圧を高くすることなく、平面光源の大面積化が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平面型光源の第１の実施の形態の
断面図（ａ）と底面図（ｂ）

【図２】微小電極部分の拡大断面図

【図３】電極をくし歯状に形成した場合の底面図

【図４】本発明に係る平面型光源の第２の実施の形態の
断面図（ａ）と底面図（ｂ）

【図５】電極を３分割した場合の底面図

【図６】発光電極を複数に分割した場合の底面図

【図７】図６のＡ−Ａ線断面拡大図

【図８】本発明に係る平面型光源の第３の実施の形態の
平面図（ａ）と底面図（ｂ）

【図９】図８（ａ）のＢ−Ｂ線断面拡大図

【図１０】外側電極におけるＭｇＯ膜の塗布位置を示す
断面図

【図１１】内側電極におけるＭｇＯ膜の塗布位置を示す
断面図

【図１２】従来の平面型光源の断面図

【符号の説明】 １…表基板、２…裏基板、３…蛍光体、４，５，１４，
１５，２１，２２，２３…電極、６，７…凹部、８，９
…微小電極、１６…誘電体膜、３０，４３…溝、３１，
３２，４４，４５…溝電極、３３，３４，４１，４２…
表面電極、５０…ＭｇＯ膜。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な表基板と裏基板を接着して密閉容
   器を形成し、前記表基板の内側面に蛍光体を塗布し、前
   記裏基板の外側面に一対の電極を設けると共に、これら
   の電極が隣接する前記裏基板の外側面に一対以上の凹部
   を形成し、この一対以上の凹部に微小電極を配設したこ
   とを特徴とする平面型光源。
2. 【請求項２】 請求項１記載の平面型光源において、前
   記微小電極と同一形状の補助電極を前記微小電極と対向
   するように前記表基板の外側面に設け、前記補助電極を
   同電位に保つことを特徴とする平面型光源。
3. 【請求項３】 透明な表基板と裏基板を接着して密閉容
   器を形成し、前記表基板の内側面に蛍光体を塗布し、前
   記裏基板の内側面に複数の電極を配設し、これらの電極
   はその電極幅を電極間距離よりも広くすると共に、その
   表面に誘電体薄膜を形成したことを特徴とする平面型光
   源。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３に記載のいずれか
   の平面型光源において、前記裏基板の材質を、誘電体と
   したことを特徴とする平面型光源。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項３に記載のいずれか
   の平面型光源において、前記裏基板の材質を、ソーダラ
   イムガラスあるいはアルミノシリケートガラスとしたこ
   とを特徴とする平面型光源。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５に記載のいずれか
   の平面型光源において、電極間距離を０．５ｍｍ〜３０
   ｍｍとしたことを特徴とする平面型光源。