JP2002251982A - 平板型光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】 透光性を有する前面板と絶縁基板とを組
み合わせて扁平状の放電空間を有する密閉容器を構成
し、前面板の内面に少なくとも一対の放電電極を設け、
前記放電電極の表面を覆って誘電体層を設け、密閉容器
の内面に蛍光体を設け、密閉容器の内部にキセノンある
いはキセノンと他の希ガスを混合したガスを封入した平
板型光源において、放電電極の幅を０．２ｍｍ以上１．
８ｍｍ以下にし、矩形波で点灯する。 【効果】 本発明の平板型光源によれば、封入ガスにキ
セノンやキセノンと他の希ガスの混合ガスを用いても、
矩形波で点灯可能で、高輝度、高発光効率で、安定な放
電で均一性の良い平板型光源が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平面状に発光する放
電装置等の平板型光源、例えば液晶パネル等のバックラ
イトが必要な表示素子を使用する、例えばテレビ、ゲー
ム機やカーナビゲーションシステム等の情報映像機器や
ワープロ等のＯＡ機器、若しくは光源を内蔵した表示シ
ステム等における平板型光源、平板型光源を用いた照明
装置および液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルは薄型軽量でありかつ低消費
電力であるため、パソコンやテレビ等各種の情報映像デ
ィスプレイとして広く利用されているが、液晶自体は発
光素子でなく、表示のためには液晶パネルの背面から光
を供給するバックライトが必要である。通常用いられて
いるバックライトは、細径の蛍光ランプとアクリル樹脂
の導光体を組み合わせたものが主であるが、平板型放電
ランプも使用されている。

【０００３】図５は、例えば特開平９ー１１５４８３号
に記載されている従来の平板型光源の断面図である。図
に示すように、ソーダガラス等からなる透光性の前面板
２と、ソーダガラスやセラミック等からなる背面板３と
が、例えば低融点ガラス（図示せず）で一体に気密封着
され、扁平状の放電空間８を有する密閉容器１が構成さ
れている。発光面となる前面板２の内面には互いに平行
な一対の放電電極４、５が設けられており、該放電電極
４、５の表面は誘電体層６で覆われている。また、前面
板２と絶縁基板３の内面には蛍光体７が塗布されてお
り、密閉容器１内の放電空間８にはキセノンーアルゴン
やキセノンーアルゴンーネオン等の希ガスの混合ガスや
水銀と希ガス等の放電ガスが封入されている。

【０００４】本構成による平板型光源は、放電電極４、
５間に高周波電圧（例えば、休止期間のある電圧パル
ス）を印加することにより放電空間８内に放電が発生
し、放電で発生した紫外線により蛍光体７が励起されて
発光し、光が前面板２を通して外部に放射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記平板型光源はキセ
ノンからの紫外線で蛍光体を励起発光させるが、輝度、
効率が低い問題があった。効率改善のため、例えば、周
波数２０ｋＨｚでパルス幅約１μｓの電圧パルスを印加
して放電させると効率は改善されが、輝度はあまり高く
ならない。高輝度化のため電圧を高くすると放電が収縮
したり不均一になると共に安全性が問題になる。また、
高耐圧の回路部品が必要になりコストが高くなるなど、
高効率を維持したまま輝度を高くできない問題があっ
た。矩形波で駆動すると輝度を高くできるが、上記した
従来の平板型光源では放電が収縮して平面状発光になら
なかったり、均一性が悪くなり液晶表示装置のバックラ
イトとして使えない問題があった。

【０００６】本発明の目的は上述した課題を解決するた
めになされたもので、簡単な構成で高輝度、高効率で均
斉度の良い平板型光源を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、透光性を有する前面板と絶縁基
板とを組み合わせて扁平状の放電空間を有する密閉容器
を構成し、前記前面板の内面に少なくとも一対の放電電
極を設け、前記放電電極の表面を覆って誘電体層を設
け、前記密閉容器の内部に放電ガスを封入した平板型光
源において、前記放電電極の幅を０．２ｍｍ以上１．８
ｍｍ以下にする。また、前記放電ガスとしてキセノンあ
るいはキセノンと他の希ガスを混合したガスを用いる。
また、前記放電ガスとして水銀と希ガスを封入する。ま
た、前記密閉容器の内面に蛍光体を設ける。さらに、前
記放電電極に矩形波を印加して放電させる。

【０００８】また、前記放電電極を前記放電空間の辺の
長さ方向ほぼ全長に渡って設けたり、前記放電電極を複
数個に分割する。

【０００９】また、前記誘電体層の表面に保護膜を設け
る。

【００１０】また、照明装置において、上記の平板型光
源を用いて照明するよう構成する。

【００１１】また、液晶表示装置において上記の平板型
光源をバックライトとして用いる。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施例を図面と共
に説明する。図１は本発明による平板型光源の一実施例
を示す断面図である。図に示すように、例えばソーダガ
ラス等からなる透光性の前面板２と背面板３と側板９と
が例えば低融点ガラス（図示せず）で一体に気密封着さ
れ、扁平状の密閉容器１を構成している。背面板３は、
例えば、側板９と一体にした箱型の形状をした容器を用
いても良い。前面板２の内面には幅Ｗmmの互いに平行な
一対の放電電極４、５が設けられ、該放電電極４、５の
表面は厚膜印刷法等によって設けられた誘電体層６によ
って覆われている。前面板２と背面板３、側板９の内面
には蛍光体７が塗布されており、密閉容器１内の放電空
間８には放電ガスとしてキセノンーアルゴンーネオンの
混合ガスが封入されている。発光面の大きさは、例えば
２．５インチ液晶用のバックライトに用いる場合５２mm
Χ４０mmで、この時、電極間距離は約５４mm、放電空間
８の高さは１．８mmである。また、５インチ液晶用のバ
ックライトに用いる場合１０５mmΧ７５mmで、この時、
電極間距離は約８０mm、放電空間８の高さは２．４mmで
ある。

【００１３】本実施例による平板型光源の駆動方法は、
放電電極４、５に矩形波を印加して放電させる。

【００１４】図２は矩形波の電圧波形の例を示した図
で、例えば放電電極４には０Ｖを中心にＶｓと−Ｖｓの
電圧を有する矩形波か略矩形波の電圧１１を印加し、放
電電極５には同じ周波数で、１１と逆の極性を有する矩
形波か略矩形波の電圧１２を印加して放電を行わせる。
このように、放電空間８内に放電を発生させ、放電で発
生した紫外線により蛍光体７が励起されて発光し、光が
前面板１０を通して外部に放射される。上記した駆動電
圧波形を用いると、放電電極４、５間にはＶｓの２倍の
電圧が印加されるので、１回路あたりの出力電圧が低く
て済み回路構成が簡単になる。上記した実施例のように
矩形波電圧を両電極に印加しても良いし、片方の電極に
印加して放電させても良い。図３は別の駆動波形を示し
た図で、例えば前記電極４に-Ｖｈの電圧パルスを有す
る電圧１１を印加し、他の一方の電極５には１１と同じ
電圧パルスで、半周期位相のずれた電圧パルス-Ｖｈを
有する電圧１２を印加して放電を行わせる。パルス幅Ｗ
１と休止期間Ｗ２を同じ時間幅にすれば電圧１１と電圧
１２を合わせた電圧波形は矩形波になり矩形波の駆動と
なる。周波数は１０ｋＨｚから１００ｋＨｚ位まで使用
できる。上記した平板型光源は容量性負荷のため、電圧
の印加と共に電荷が移動して電極上の誘電体層６に蓄積
して壁電荷となる。外部電界と壁電荷による電界が等し
くなった時点で壁電荷の移動が停止し、電流も停止す
る。このように、本構成による平板型光源は壁電荷によ
り放電が支配されるため、従来の平板型光源では矩形波
で駆動すると前記壁電荷が多すぎて放電の収縮を起こし
ていた。図４は平板型光源に矩形波を印加して放電させ
た場合の前記放電電極４、５の幅Ｗと安定動作周波数領
域の関係を示した特性図である。図に示したように、前
記放電電極４、５の幅Ｗを狭くするに従い高い周波数の
矩形波で放電を収縮せずに点灯できる。これは、前記壁
電荷を制御するためには電極幅Ｗと駆動周波数を安定動
作領域に選べばよく、図４の安定動作領域内では高効率
でかつ高輝度な平板型光源が得られる。矩形波点灯で
は、放電電極の幅Ｗが４mm以上になると周波数によらず
放電が収縮して平面発光にならない。また、４mmから２
mm程度までは矩形波で点灯できるが点灯可能な周波数が
低く、可聴周波数領域にあり、この周波数領域では点灯
時、音が聞こえる。例えば携帯用機器のバッライトに平
板型光源を用いるとこの周波数領域では異音が聞こえる
ため使用できない。電極幅Ｗが１．８mm以下になると点
灯周波数は１７ｋHz程度になり可聴周波数範囲を超える
ため異音がなくなり使用できる。電極幅Ｗが０．２mmよ
り狭くなると、前記誘電体層に蓄積される壁電荷が少な
くなりすぎて高輝度を得るためには高電圧の印加が必要
になる。また、電極を、例えば厚膜印刷法等で形成する
場合、線幅が０．２mmより細くなると断線の発生や線幅
のムラが起きる恐れがある。これらのことから、前記放
電電極の幅Ｗは０．２mm以上が実用的な幅となる。以上
結果から、前記放電電極の幅Ｗは０．２mmから１．８mm
の間にすれば矩形波で駆動可能な平板型光源が得られ
る。

【００１５】上記した実施例は放電ガスとして希ガスの
混合ガスの例を述べたが、水銀を封入しても同様な結果
が得られる。

【００１６】放電電極の長さは上記実施例では放電空間
８の辺の全長とほぼ同じ長さとしたが、これに限らず多
少短くても良いし、放電空間の辺より長く封着部分にま
で形成されていても良い。また、発光面が大きくなると
放電電極が長くなるが、放電電極があまり長くなると放
電電流が多くなり駆動回路の電流容量が大きくなる。駆
動回路の電流容量が大きくなると放熱やコスト高になる
などの問題がでてくるので、この場合は放電電極を適当
な数に分割して形成すると電極１ヶあたりの電流は少な
くなるので回路を小さくできる。放電電極４，５は、こ
のほかＩＴＯ膜やネサ膜等の透明導電膜を用いても良
い。また、誘電体層６の表面をＭｇＯ等の保護層（図示
せず）で覆ってやることで動作電圧の低下、スパッタの
減少が可能になり、さらに長寿命の平板型光源が得られ
る。

【００１７】以上、詳述したように本発明による平板型
光源は、矩形波で点灯可能で高輝度、高発光効率で安定
性の良い平面発光が維持される特徴を有する。また、本
発明による平板型光源を、例えば液晶表示装置のバック
ライト用光源に用いれば、高輝度で長寿命のバックライ
トが得られる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、封入ガスにキセノンや
キセノンと他の希ガスの混合ガスを用いても、矩形波で
点灯可能で、高輝度、高発光効率で、安定な放電で均一
性の良い平板型光源が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による平板型光源の断面図である。

【図２】平板型光源の駆動電圧波形である。

【図３】平板型光源の別の駆動電圧波形である。

【図４】電極幅と周波数の関係を示す特性図である。

【図５】従来の平板型光源を示す断面斜視図である。

【符号の説明】

１……密閉容器 ２……前面板 ３……背面板 ９……側板 ４、５……放電電極 １１、１２……駆動電圧波形 ６……誘電体層 ７……蛍光体 ８……放電空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 完 東京都世田谷区駒沢１丁目22−２−Ｂ1207 (72)発明者 五十嵐 清 東京都杉並区方南１丁目46−15 (72)発明者 新井 要次 東京都青梅市新町六丁目16番地の２ 日立 ライティング機器株式会社内 (72)発明者 土屋 正志 東京都青梅市新町六丁目16番地の２ 株式 会社日立製作所熱器ライティング事業部内 (72)発明者 生田 靖 東京都青梅市新町六丁目16番地の２ 青梅 産業株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性を有する前面板と絶縁基板とを組み
   合わせて扁平状の放電空間を有する密閉容器を構成し、
   前記前面板の内面に少なくとも一対の放電電極を設け、
   前記放電電極の表面を覆って誘電体層を設け、前記密閉
   容器の内部に放電ガスを封入した平板型光源において、
   前記放電電極の幅を０．２ｍｍ以上１．８ｍ以下にした
   ことを特徴とする平板型光源。
2. 【請求項２】前記放電ガスとしてキセノンあるいはキセ
   ノンと他の希ガスを混合したガスを用いたことを特徴と
   する請求項１に記載の平板型光源。
3. 【請求項３】前記放電ガスとして水銀と希ガスを封入し
   たことを特徴とする請求項１に記載の平板型光源。
4. 【請求項４】前記密閉容器の内面に蛍光体を設けたこと
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の
   平板型光源。
5. 【請求項５】前記放電電極に略矩形波を印加して放電さ
   せることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか
   に記載の平板型光源。
6. 【請求項６】前記放電電極を前記放電空間の辺の長さ方
   向ほぼ全長に渡って設けたことを特徴とする請求項１か
   ら請求項５のいずれかに記載の平板型光源。
7. 【請求項７】前記放電電極を複数個に分割したことを特
   徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の平板
   型光源。
8. 【請求項８】前記放電電極をＩＴＯ膜やネサ膜等の透明
   導電膜を用いたことを特徴とする請求項１から請求項７
   のいずれかに記載の平板型光源。
9. 【請求項９】前記誘電体層の表面に保護膜を設けたこと
   を特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の
   平板型光源。
10. 【請求項１０】請求項１から請求項９のいずれかに記載
    の平板型光源を用いて照明するよう構成したことを特徴
    とする照明装置。
11. 【請求項１１】請求項１から請求項９のいずれかに記載
    の平板型光源をバックライトとして用いたことを特徴と
    する液晶表示装置。