JP2005174632A

JP2005174632A - 光源装置及びこれを用いた液晶ディスプレイ

Info

Publication number: JP2005174632A
Application number: JP2003410064A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Hataoka; 真一郎畑岡; Yoko Matsubayashi; 容子松林; Masaki Hirohashi; 正樹広橋; Nobuhiro Shimizu; 伸浩清水; Norikazu Yamamoto; 紀和山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】内部電極と外部電極との間で主放電をさせるタイプの誘電体バリア放電において、ちらつきを抑制する内部電極構造を提供すること。
【解決手段】内部に放電媒体が封入された気密性容器を励起するための、気密性容器の内部の端部に配置された第１の電極と、気密性容器の外部に配置された第２の電極とを備える光源装置であって、第１の電極の先端形状が曲面であることによって、第１の電極上の放電の動きを抑制でき、その結果、ちらつきを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部の第１の電極と外部の第２の電極とを備えた光源装置に関する。

近年、液晶ディスプレイ等に用いられるバックライト（光源装置）において、水銀を用いたバックライトの研究に加え、水銀を用いないバックライト（以下、水銀レスバックライトという場合がある）の研究が盛んに行われている。水銀レスバックライトは、環境上好ましいだけでなく、光源装置の時間的温度変化に伴う発光強度の変動が少ない等の利点がある。

水銀を用いない光源装置としては、希ガスが封入された管状の気密性容器と、その気密性容器の内部に配置された内部電極（「第１の電極」と呼ぶ場合がある）と、気密性容器の外部に配置された外部電極（「第２の電極」と呼ぶ場合がある）とを有する光源装置があった（例えば、特許文献１を参照）。この光源装置では、気密性容器の中心軸に平行なかたちで気密性容器外面に線状の外部電極が密着形成されてあった。この光源装置は、内部電極と外部電極とに電圧を印加することによって発光する。

このような光源装置において、内部電極は、図３に示すような形状であった（例えば、特許文献２を参照）。図３は筒型の内部電極であり、冷陰極蛍光ランプにおいて一般的に使用されているものである。
特開平５−２９０８５号公報特開２０００−１３３２０１号公報

しかしながら、図３の構成では、内部電極と外部電極との間で主放電をさせるタイプの誘電体バリア放電において、に調光時にちらつきが起こりやすいという課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされ、その目的とするところは、内部電極と外部電極との間で主放電をさせるタイプの誘電体バリア放電において、ちらつきを抑制する内部電極構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の光源装置は、内部に放電媒体が封入された気密性容器を励起するための、第１の電極と第２の電極とを備える光源装置であって、前記第１の電極は、前記気密性容器の内部の端部に配置され、且つ、第１の電極の先端形状は、曲面であり、前記第２の電極は、前記気密性容器の外部に配置される。

好適な実施形態として、前記第１の電極の先端形状が、半球体である。

好適な実施形態として、前記第１の電極の形状が、砲弾型である。

本発明の液晶ディスプレイは、上記光源装置と、前記光源装置から発せられる光を導く導光板と、前記導光板からの光が透過する液晶パネルとを備える。

以上のように、本発明は、内部に放電媒体が封入された気密性容器を励起するための、気密性容器の内部の端部に配置された第１の電極と、気密性容器の外部に配置された第２の電極とを備える光源装置であって、第１の電極の先端形状が曲面であることによって、第１の電極上の放電の動きを抑制でき、その結果、ちらつきを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１では、本発明の光源装置の最も基本的な例について説明する。実施形態１の光源装置１００の断面構成図を図１（ａ）に示す。また、気密性容器の短手方向の（線Ｉ−Ｉに於ける）断面図を図１（ｂ）に示す。光源装置１００は、内部に放電媒体が封入された管状の気密性容器１０と、気密性容器１０の内部の一端に配置された第１の電極１１と、気密性容器１０の外部に配置された第２の電極１２とを備える。第１の電極１１にはリード線１４が接続されている。第２の電極１２は接地されている。本実施の形態では第２の電極１２は接地されているが、これに限定されるものではない。例えば、第２の電極１２は接地されていない場合であってもよい。

気密性容器１０は、通常、気密性容器１０の長手方向軸に垂直な断面の断面構造が概ね円形形状の、所謂、細長い管状のものを用いる。これは、管状のものが標準型として最も大量に、そして低コストで流通していることが理由である。しかし、本発明に於ける気密性容器の形状は、上記管状タイプに限定されるものではなく、断面構造が、楕円形、三角形、四角形等の異型であっても構わない。また細長い形状でなくても構わない。

また、上記気密性容器１０は、基本的には透光性の材料で形成され、例えばホウケイ酸ガラスで形成される。また、気密性容器１０は、石英ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス等のガラス、またアクリル等の有機物で形成してもよい。気密性容器１０に用いられるガラス管の外径は、通常、１．０ｍｍ〜１０ｍｍ程度であるが、これに限定するものではない。例えば、一般照明用蛍光灯で利用されている３０ｍｍ程度であっても構わない。また、ガラス管の外面と内面の距離、即ちガラス管の肉厚は、通常、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。なお、気密性容器１０は、直線状の形状に限らず、他の形状であってもよい。例えば、Ｌ字状、Ｕ字状または矩形状等であってもよい。

気密性容器１０は封止されており、その内部には、放電媒体（図示せず）が封入されている（実施の形態１以外の場合に於いても同様である）。放電媒体は希ガスを主体とした１種類以上のガスであり、水銀を含んでいてもよい。気密性容器１０に封入されているガスの圧力、すなわち気密性容器１０の内部の圧力は０．１ｋＰａ〜７６ｋＰａ程度である。

図１（ａ）に示すように、気密性容器１０の内面には、蛍光体層１３が形成されている。蛍光体層１３は、放電媒体から発せられた光の波長を変換するために形成される。蛍光体層１３の材料を変化させることによって、さまざまな波長の光が得られる。たとえば、白色光や、赤、緑及び青等の光が得られる。蛍光体層１３は、所謂、一般照明用蛍光灯、プラズマディスプレイ等に用いられる材料で形成できる。

第１の電極１１は、気密性容器１０の一端の内部に形成されている。その拡大図を図（ｃ）に示す。１１０は電極の先端部であり、略球状になっている。１１１は電極棒である。第１の電極１１は、例えばタングステンやニッケルなどの金属で形成できる。第１の電極１１の表面は、酸化セシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムといった金属酸化物層で表面の一部又は全体覆われていてもよい。このような金属酸化物層を用いることによって、点灯開始電圧を低減でき、イオン衝撃による電極の劣化を防止できる。また、第１の電極１１の表面は、誘電体層（例えばガラス層）で覆われていてもよい。更に第１の電極１１は第２の電極１２と同様に気密性容器１０の外部に配置されてもよい。なお、第１の電極１１を一端としたが、両端、すなわち、端部であっても良い。

本実施形態では、図１（ａ）のように、第２の電極１２は気密性容器１０とは密着することなく、空隙を介して、所定距離以上を隔てて配置した。この場合、管長方向（「長手方向」と同意）に関して、第２の電極１２と気密性容器１０との距離は同一でなくてもよい。さらに、第２の電極１２の短手方向、即ち気密性容器１０の管周方向に関しても、第２の電極１２と気密性容器１０との距離は同一でなくてもよい。なお、図２（ａ）および（ｂ）のように、第２の電極１２は、気密性容器１０とは密着して配置してもよい。図２（ｂ）では、第２の電極１２が気密性容器１０の外周面にコイル状（螺旋状）に密着形成されると共に、収縮チューブ（不図示）を用いて外部電極を気密性容器に密着固定されている。理解の容易性のため、第２の電極１２は断面図とせずに記載している。

以上のように構成されたランプについて、以下その動作、作用を説明する。

光源装置１００では、第１の電極１１と第２の電極１２との間の点灯回路１９により電圧を印加することにより放電が生じ、放電媒体が励起される。励起された放電媒体は、基底状態に移行する際に紫外線を発する。この紫外線は、蛍光体層１３で可視光に変換され、気密性容器１０から放射される。

放電は気密性容器１０全長に渡って起こっているが、内部に配置された第１の電極１１の近傍では放電が収縮（収縮放電）する傾向がある（図４、５）。図３に示す従来の電極構造では、収縮放電が長くなるうえに、図４に示すように調光信号を入れたときに筒状電極の先端の円周上に動くという課題があった。これは、ちらつきとして観測されるため、非常に大きな問題であった。本実施形態のように、電極先端を略球状にすると、収縮した放電は短くなり、しかも電極先端上でも動かなくなった。図５に模式手にその様子を示す。図５のＡで示すように、電極表面近辺で放電が拡散する傾向があるからである。図５では、拡散した場合を示している。なお、Ａの部分で完全に拡散されてなくても、収縮放電の動きが先端の少ない面積内で生じるため、大きなちらつきは観測されなかった。この場合もちらつきの抑制効果がある。

なお、このときの収縮放電の長さは、図４では４０ｍｍであったのに対し、図５では１０ｍｍであった。このとき、気密性容器の長さ１６０ｍｍ、外径３．０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、放電媒体としてキセノン６０％とアルゴン４０％の混合ガスを２０ｋＰａで封入し、２ｋＶの矩形波で２８ｋＨｚで点灯した。

図３の電極の場合、筒状電極の先端の断面形状が線状（円周状）になっているために、収縮放電は、拡散することなく電極先端の１点から生じる。そのため、放電が生じる点が動き易くなり、放電が不安定となる。このような状態で、外部的要因が働くと収縮放電は、安定状態に移行するべく電極先端状を移動することになる。これが、調光信号を入力したときに、ちらつきやすい原因である。図５に示すように、電極先端を略球状にすることで、放電を狭い面積に内に集中することを防止している。

また、図３に示す電極の場合、電極消耗が問題となる。放電が１点に集中しやすいため、電極が電子衝突によってスパッタリングされてしまうのである。これは、寿命特性を悪くする。本実施形態の電極では、図３よりも広い面積から放電できる上に、電極の熱容量も比較的大きくなるため、電極のスパッタリングを防止できる。

なお、本実施形態では、第１の電極１１として、図１（ｃ）を用いたが、これに限定されることなく、図６（ａ）の第１の電極６００や図６（ｂ）の第１の電極６０１でも良い。図６（ａ）の第１の電極６００は半球形状の先端と電極棒１１１との間にコイルを巻き付けたものである。図６（ｂ）の第１の電極６０１は第１の電極１１の形状を砲弾型にした場合である。すなわち、第１の電極の先端の形状は半球体であれば良い。なお、球体でなくても先端の一部に曲面を有していれば効果がある。

本発明の光源装置は、液晶ディスプレイ等のバックライトに有効のみならず、一般照明用としても有効である。

（ａ）は本発明に係る光源装置の実施形態１を示す模式的な平面断面図、（ｂ）は線Ｉ−Ｉにおける断面図、（ｃ）第１の電極１１の拡大図（ａ）、（ｂ）は、本実施形態における第２の電極１２の変形例を示す図従来の第１の電極構造を示す図従来の第１の電極１１を用いた光源装置の放電の模式図本実施形態の第１の電極１１を用いた光源装置の放電の模式図第１の電極構造の変形例を示す図

符号の説明

１０気密性容器
１１，６００，６０１第１の電極
１２第２の電極
１３蛍光体層
１４リード線
１９点灯回路
１００光源装置
１１０電極の先端部
１１１電極棒

Claims

内部に放電媒体が封入された気密性容器を励起するための、第１の電極と第２の電極とを備える光源装置であって、
前記第１の電極は、前記気密性容器の内部の端部に配置され、且つ、第１の電極の先端形状は、曲面であり、
前記第２の電極は、前記気密性容器の外部に配置される、光源装置。
前記第１の電極の先端形状が、半球体である、請求項１に記載の光源装置。
前記第１の電極の形状が、砲弾型である、請求項２に記載の光源装置。
請求項１から３までの何れか一つに記載の光源装置と、
前記光源装置から発せられる光を導く導光板と、
前記導光板からの光が透過する液晶パネルとを備える液晶ディスプレイ。