JP2005347115A - ランプユニット及び平面蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 平面蛍光ランプの背面側に金属製フレームを設けても、漏れ電流が発生しないようにする。
【解決手段】 一面側が発光面（２ａ）である平面蛍光ランプ（２）と、前記平面蛍光ランプ（２）の他面側（２ｂ）に配置された金属製フレーム（３）と、を備えた蛍光ランプユニットであって、前記平面蛍光ランプ（２）は、発光面側となる第１基板（２１）と、前記第１基板（２１）との間に放電空間（Ｓ）が形成されるように対向配置された第２基板（２２）と、前記第１基板（２１）側に配置された第１電極（２３）と、前記第２基板（２２）側に配置された第２電極（２４）と、を備え、前記金属製フレーム（３）及び第２電極（２４）はグランドに落とされ、前記第１電極（２３）とグランド電極である前記第２電極（２４）との間の放電によって発光する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示装置などに用いられるランプユニット及び平面蛍光ランプに関するものである。

液晶表示装置には、液晶パネルの背後から光を照射するバックライトが必要であり、このようなバックライトとしては、冷陰極管蛍光ランプの光を導光板によって面状光とするものや、冷陰極蛍光ランプを拡散板の背後に配置したものなどがある。
さらに、従来より、液晶表示装置に用いられるバックライトとして、平面蛍光ランプを用いることが提案されている。
例えば、特許文献１には、平面蛍光ランプが開示されており、図１０は、当該特許文献１に記載された平面蛍光ランプの断面構造を示している。図１０の平面蛍光ランプは、底基板１００に設けた電極Ａと、発光面側の上基板１０１に設けた電極Ｂとの間で放電を起こして発光させるものである。
図１０の平面蛍光ランプにおいては、電極Ａ，Ｂには、図１１に示すように電圧が印加される。すなわち、期間Ｔ１では電極Ａに負電圧を、電極Ｂに正電圧を印加する。また、期間Ｔ２では、電極Ａに正電圧を期間Ｂに負電圧を印加している。
このような電圧の印加により、底基板と上基板の間の放電空間Ｓに放電が生じ、この放電空間内に封止された希ガスが紫外線を発生して、それが図示しない蛍光層に当たって可視光を発生する。
特開２００２−３１９３７２号公報（図８）

本発明者は、上記のような放電形式では、底基板に設けた電極Ａからの漏れ電流が発生して電力効率が低下する場合があることを見出した。

ここで、平面蛍光ランプは、一般に、発熱が大きく、例えば、平面蛍光ランプは、７インチクラスの面積を発生させる為には、約１０〜１５Ｗ程度の電力投入が必要である。これは、他形式のバックライトに比べて２倍以上の電力であり、この結果、発熱が大きくなる。
このため、放熱対策が必要となるが、バックライトのように軽薄短小化が求められる場合に効率よく放熱をさせるためには、図１２に示すように、金属製のフレーム（シャーシ）１０２を底基板１００の裏側に配置して、当該金属フレーム１０２を放熱板として用いることが考えられる。

しかし、電極Ａを有する底基板１００側に金属製フレーム１０２を配置し、この金属製フレーム１００をグランド接地すると、電極Ａと金属製フレーム１０２との間で漏れ電流が発生し、この漏れ電流が電力ロスとなって電力効率が低下することを本発明者は見出した。
しかも、漏れ電流が増大すると、放電電流も減少して輝度が低下する。このため、漏れ電流が無い場合と同等の輝度を確保しようとすると、更に大きな電力が必要となって、発熱も増大し、特性が悪化する。
このように、従来構造の平面蛍光ランプに単に放熱板などの導電性部材を設けると、漏れ電流が発生して電力効率が低下する。

そこで、本発明は、平面蛍光ランプにおける漏れ電流の発生を抑制することを目的とする。

本発明は、一面側が発光面である平面蛍光ランプと、前記平面蛍光ランプの他面側に配置された導電性部材と、を備えた蛍光ランプユニットであって、前記平面蛍光ランプは、発光面側となる第１基板と、前記第１基板との間に放電空間が形成されるように対向配置された第２基板と、前記第１基板側に配置された第１電極と、前記第２基板側に配置された第２電極と、を備え、前記導電性部材及び第２電極はグランドに落とされ、前記第１電極とグランド電極である前記第２電極との間の放電によって発光することを特徴とするランプユニットである。

上記本発明によれば、平面蛍光ランプの他面側（第２基板側）に導電性部材を備えても、前記導電性部材及び第２電極はグランドに落とされているため、前記第１電極と前記第２電極との間で放電が生じても、前記導電性部材と第２電極との間には実質的に電位差がなく、第２電極と前記導電性部材との間の漏れ電流を抑制できる。

前記導電性部材は、前記平面蛍光ランプの他面側に配置された導電性の放熱板であるのが好ましく、この場合、放熱板が平面蛍光ランプの他面側（第２基板側）に設けられていることで、平面蛍光ランプから発生する熱を効率的に逃がすことができるとともに、放熱板を設けても、放熱板と第２電極はグランドに落とされているため、漏れ電流を抑制できる。

前記放熱板は、前記第２基板に近接して配置されているのが好ましい。前述のように漏れ電流が抑制されているため、漏れ電流の発生を考慮することなく、放熱板を第２基板に近接して配置させて、効率的な放熱を行うことができる。

前記導電性部材は、前記第２電極として用いることができる。導電性部材を第２電極として用いることで、別途第２電極を形成する必要がなく構造が簡素となり、コストを低減できる。

また、前記第１電極は、前記第１基板よりも正面側に設けられ、当該第１電極と前記放電空間との間に存在する前記第１基板を、誘電体バリヤ放電のための誘電体層として用いるのが好ましい。この場合、第１基板が誘電体層として機能するため、別途誘電体層を形成する必要がなく構造が簡素となり、コストを低減できる。

他の観点からみた本発明は、発光面側となる第１基板と、前記第１基板との間に放電空間が形成されるように対向配置された第２基板と、前記第１基板側に配置された第１電極と、前記第２基板側に配置された第２電極と、を備えて、前記第１電極と、グランド電極である前記第２電極との間の放電によって発光することを特徴とする平面蛍光ランプである。この場合、第２電極がグランド電極とされているため、第２基板近傍に前記放熱板などの導電性部材が存在していても、漏れ電流の発生を抑制できる。

本発明によれば、平面蛍光ランプからの漏れ電流の発生を抑制して電力効率を向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ランプユニット１を示しており、このランプユニット１は、平面蛍光ランプ２を備えており、この平面蛍光ランプ２は、その上側（正面側；一面側）の面２ａが発光面とされている。ランプユニット１は、平面蛍光ランプ２の下側（背面側；他面側）に、リアフレーム（リアシャーシ）３を備えており、このリアフレーム３に平面蛍光ランプが収納されている。
ランプユニット１には、必要に応じて、ランプ発光面２ａ上に拡散シート等の光学シート４が配置される。
ランプユニット１は、液晶パネル５と組み合わせられることで、液晶表示装置７を構成する。ランプユニット１は、液晶パネル５の下側（背面側）に配置され、図１中の矢印で示すように液晶パネル５の背面側から光を照射することで、液晶パネル５を発光させる。なお、液晶パネル５には、液晶パネル表示面に対応した開口９ａを有するフロントフレーム９が装着され、このフロントフレーム９とランプユニット１とによって液晶パネル５を挟み込み保持する。

平面蛍光ランプ２は、電極間の誘電体バリヤ放電によって放射される紫外線によって光を発生されるものである。この平面蛍光ランプ２は、図２に示すように、発光面となる第１基板２１と、この第１基板２１に対して平面蛍光ランプ２の厚さ方向に対向配置されたこの第２基板２２とを備えている。
第１基板２１と第２基板２２との間は放電空間Ｓとされており、各基板２１，２２の放電空間Ｓ側の面には、それぞれ、電極となる導電膜層２３，２４、誘電体層２５，２６、蛍光体層２７，２８が形成されている。

前記第１基板２１は、光が透過できるように、プラスチック又はガラスなどの透明な材料によって形成されている。また、この第１基板２１の内面に形成されて第１電極となる第１導電膜層２３は、発光品位を低下させないように透明導電膜（ＩＴＯ膜）として形成されている。第１導電膜層２３の表面（内面）には、重ねて第１誘電体層２５が形成され、第１誘電体層２５の表面（内面）には、さらに重ねて第１蛍光体層２７が形成されている。
前記第２基板２２は、プラスチック又はガラスなどの材料によって形成されており、この第２基板２２の内面には、第１基板２１と同様に、第２電極となる第２導電膜層２４、第２誘電体層２６、第２蛍光体層２８がこの順番で形成されている。
第１基板２１と第２基板２２との間は、図示しない枠部材によってその間隔が保持されており、基板２１，２２間の空間である放電空間Ｓ内には、キセノンガスなどの希ガスが封入されている。

誘電体２５，２６を介して放電空間Ｓに臨む電極２３，２４間に電圧が加えられると、放電（誘電体バリア放電）が発生する。この放電により、放電空間Ｓ内に封止された希ガスが紫外線を発生し、この紫外線が蛍光体２７，２８に当たって可視光を発生する。
本実施形態において、前記第１電極（透明導電膜）２３は、全面にわたって導電材が存在する膜として形成されている。第１電極２３は、膜ではなく、網目状（メッシュ状）、櫛歯状などのパターン形状であってもよいが、発光面２３に近い第１電極をパターン化すると、放電空間がそのパターンに沿った形となり、そのパターン直上位置が暗くなって、明暗が生じて発光品位が低下しやすいため、単なる導電膜の方が好ましい。ただし、導電膜をメッシュ状のパターンなどとした場合、そのパターン（メッシュ）を細かくすることで、明暗を目立たなくすることが可能である。なお、導電膜はパターン形状でない方がコストも抑えることができる。

図２にも示すように、第２基板２２の背面２２ａ（平面蛍光ランプの背面２ｂ）には、リアフレーム３が直接接するように配置されている。このリアフレーム３は、ステンレス鋼又はアルミニウム等の金属製（導電体製）であり、単なるフレーム（シャーシ）としてだけではなく、平面蛍光ランプ２から発生する熱を放熱する放熱板としても機能している。また、放熱板となるフレーム３が平面蛍光ランプ２に接しているため、効率よく放熱を行うことができ、有効な放熱対策が施された構造となっている。

前記放電のため、第１電極２３と第２電極２４には、点灯装置１１が接続されている。リアフレーム３に近い第２基板２２に設けられた第２電極２４は、グランド電位（ゼロ電位）とされ、発光面側の第１電極２３は高圧電極とされている。
すなわち、点灯装置１１は、第２電極２４側をグランド電位とする高周波（例えば、正弦波又は矩形波）を両電極２３，２４間に与え、発光面側にある高圧電極である第１電極２３と、背面側にあるグランド電極である第２電極２４との間で放電が生じて発光する。

また、第２電極２４が設けられている第２基板２２に接するリアフレーム３はグランド接地されているため、リアフレーム３と第２電極２４とは実質的に同電位となっている。したがって、効率よく放熱を行うために金属製リアフレーム３を平面蛍光ランプ２に近接させても第２電極２４とリアフレーム３との間で漏れ電流がほとんど発生しない。したがって、放熱対策を行いながら漏れ電流も防止できる。なお、金属製リアフレーム３と平面蛍光ランプ２とは接触していてもよいし、間隔をおいて配置されていてもよい。間隔をおく場合には、当該間隔は、２ｍｍ以下であるのが好ましく、さらには１ｍｍ以下であるのが好ましい。

ここで、発光面側の第１電極２３をグランド電極とし、背面側の第２電極２４を高圧電極とし、さらにリアフレーム３をグランド接地し、両電極２３，２４間に交流電圧（高周波）を印加して放電を起こした場合（比較例）に、漏れ電流による電力ロスを測定した。その結果、約５４％のロスが生じていた。これほどのロスが生じると、漏れ電流がない場合に比べて大幅に輝度が低下する。このため、比較例では、漏れ電流がない場合と同程度の輝度を確保しようとすると１．５倍程度の電力が必要となり、発熱が大きくなって、特性も悪化した。
一方、本実施形態のランプユニットでは、第２電極２４の近くに金属製放熱板などの導電性部材３を配置しても、漏れ電流によるロスがほとんどないため、漏れ電流がある場合のような電力増加を伴うことなく輝度を確保することができ、発熱も抑えることができる。また、第２電極２４の近く（平面蛍光ランプの背面側）に導電性部材を配置する自由度が確保できるため、ランプユニットの設計自由度を高くすることができる。

なお、本実施形態では、グランド電極である第２電極２４は、全面にわたって導電材が存在する膜として形成されているが、図３に示すように、網目状（メッシュ状）のパターンなどのパターン形状であってもよい。パターン化する場合には、パターン（メッシュ）を細かくすることで、明暗を目立たなくすることができ、発光品位を向上させることができる。

図４及び図５は、本発明の第２実施形態を示している。第２実施形態では、背面側の第２基板２２側には、２つの櫛歯形状を噛み合わせたパターンの電極２４ａ，２４ｂが形成されている。第２基板２２側の２種類の電極２４ａ，２４ｂは、いずれもグランド電極とされており、一つの櫛歯電極よりも放電範囲を広くとることができ、発光面積を広くとることができる。

図６は、本発明の第３実施形態を示している。この第３実施形態における電極等の構造は、第２実施形態と同様であるが、第２基板２２側の２種類の電極２４ａ，２４ｂのうち、一方の電極２４ａは、グランド電極とされ、他方の電極２４ｂは、第１基板２１側の第１電極２１と同様に高圧電極とされている。図６に示すように、グランド電極である電極２４ａは、第２基板２２の他方の電極２４ｂとの間でも放電可能である。すなわち、第３実施形態では、第１電極２１−電極２４ａ間と、電極２４ｂ−電極２４ａ間の２つの放電方向が得られ、発光面積を広くとることができる。なお、第１電極２１−電極２４ａ間の放電と、電極２４ｂ−電極２４ａ間の放電は、同時に行っても良いし、交互に行っても良い。交互に放電を行う場合、両放電の切換周期が人の目に感じ取れない程度に短いのが好ましい。

なお、第１基板２１側の電極２３と第２基板２２側の電極２４ａとの間の放電は、フレーム３に近い電極２４ａがグランド電極であるために、漏れ電流の発生が防止されているが、いずれもフレーム３に近い電極２４ａ，２４ｂ間の放電に関しては、電極２４ｂとフレーム３との間で漏れ電流が生じる場合がある。
ただし、第２基板２２側のグランド電極２４ａと高圧電極２４ｂ間だけで放電を発生させて、フレーム３をグランド接地した場合の漏れ電流による電力ロスを測定すると、ロスは約３０％であった。この値は、既述の第１基板２１側の電極と第２基板２２側の電極との間の放電によって漏れ電流が生じる場合の電力ロスである約５４％よりも小さく、しかも第２実施形態では、高圧電極２３，２４ｂは、第１基板２１側と第２基板２２側の両方にあり、漏れ電流が生じるのは、一方の電極２４ｂだけである。

よって、この第３実施形態のように、第１電極２１−電極２４ａ間と、電極２４ｂ−電極２４ａ間の２つの放電方向が存在する場合には、電力ロスは３０％よりもさらに小さくなって、発光面積が広いことと相俟って、電力をさほど増加させなくとも十分な輝度を確保することができる。
以上のように、本発明では、第１基板２１に設けられた電極と第２基板２２に設けられた電極との間の放電方向以外の放電方向を含んでいても良い。

図７は、本発明の第４実施形態を示している。この第４実施形態では、図２に示す第１実施形態のものと比べて、第２基板２２側の構造が異なっている。すなわち、第２基板２２の放電空間Ｓ側の面には、第２導電膜層２４及び第２誘電体層２６が設けられていない。ただし、第２蛍光体層２８は設けられている。また、第２基板２２の背面側２２ａには、導電性部材であるリアフレーム（放熱板）３が配置されている。
本第４実施形態では、リアフレーム３が第２電極として機能し、このリアフレーム３がグランドに落とされている。また、第２基板２２が第２誘電体層として機能する。したがって、第２導電膜層２４及び第２誘電体層２６を省略でき、コストを低減できる。
また、ランプユニットのリアフレーム３を平面蛍光ランプの電極として用いた結果、第４実施形態の平面蛍光ランプは、リアフレーム（放熱板）一体型平面蛍光ランプとなっており、ランプユニットの部品点数を低減することができる。
なお、第４実施形態に関し、説明を省略した点は、第１実施形態のものと同様である。

図８は、本発明の第５実施形態を示している。この第５実施形態では、図２に示す第１実施形態のものと比べて、第１基板２１側の構造が異なっている。すなわち、第１基板２１の放電空間Ｓ側の面には、第１導電膜層２３及び第１誘電体層２５が設けられておらず、第１蛍光体層２７は設けられている。第１導電膜層（第１電極）２３は、第１基板２１の正面側に設けられている。
本第５実施形態では、第１電極２３よりも放電空間Ｓ側にある第１基板が、誘電体バリヤ放電のための誘電体層として機能する。したがって、第１誘電体層２５を別途形成する必要がなく、コストを低減できる。また、発光面側に透明でない第１誘電体層２５が存在すると光のロスが生じるが、第１誘電体層２５を省略することで、発光輝度を上昇させることができる。
なお、第５実施形態に関し、説明を省略した点は、第１実施形態のものと同様である。

図９は、本発明の第６実施形態を示している。この第６実施形態では、第１基板側２１の構造として、第５実施形態の構造を採用し、第２基板２２側の構造として第４実施形態の構造を採用したものである。第６実施形態の構造によれば、非常に簡素化され、コストを大幅に低減できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、電極は、基板の内部などに存在していてもよい。

液晶表示装置（ランプユニット）の断面構造図である。 ランプユニット（平面蛍光ランプ）の断面構造図である。 第２基板の電極パターン例（メッシュパターン）を示す平面図である。 第２実施形態に係る平面蛍光ランプの第２基板の電極パターン例（櫛歯型）示す平面図である。 第２実施形態に係るランプユニット（平面蛍光ランプ）の断面構造図である。 第３実施形態に係るランプユニット（平面蛍光ランプ）の断面構造図である。 第４実施形態に係るランプユニット（平面蛍光ランプ）の断面構造図である。 第５実施形態に係るランプユニット（平面蛍光ランプ）の断面構造図である。 第６実施形態に係るランプユニット（平面蛍光ランプ）の断面構造図である。 特許文献１記載の平面蛍光ランプの断面構造図である。 特許文献１記載の印加電圧波形図である。 特許文献１記載の平面蛍光ランプに金属製放熱板を設けると漏れ電流が発生することを説明する図である。

符号の説明

１ ランプユニット
２ 平面蛍光ランプ
２ａ 発光面
２ｂ 背面側（他面側）
３ リアフレーム（導電部材；放熱板）
２１ 第１基板
２２ 第２基板
２３ 第１導電膜（第１電極）
２４ 第２導電膜（第２電極）

Claims (6)

1. 一面側が発光面である平面蛍光ランプと、前記平面蛍光ランプの他面側に配置された導電性部材と、を備えた蛍光ランプユニットであって、
   前記平面蛍光ランプは、
   発光面側となる第１基板と、
   前記第１基板との間に放電空間が形成されるように対向配置された第２基板と、
   前記第１基板側に配置された第１電極と、
   前記第２基板側に配置された第２電極と、を備え、
   前記導電性部材及び第２電極はグランドに落とされ、前記第１電極とグランド電極である前記第２電極との間の放電によって発光することを特徴とするランプユニット。
2. 前記導電性部材は、前記平面蛍光ランプの他面側に配置された導電性の放熱板であることを特徴とする請求項１記載のランプユニット。
3. 前記放熱板は、前記第２基板に近接して配置されていることを特徴とする請求項２記載のランプユニット。
4. 前記導電性部材を、前記第２電極として用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のランプユニット。
5. 前記第１電極は、前記第１基板よりも正面側に設けられ、当該第１電極と前記放電空間との間に存在する前記第１基板を、誘電体バリヤ放電のための誘電体層として用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のランプユニット。
6. 発光面側となる第１基板と、
   前記第１基板との間に放電空間が形成されるように対向配置された第２基板と、
   前記第１基板側に配置された第１電極と、
   前記第２基板側に配置された第２電極と、を備えて、
   前記第１電極と、グランド電極である前記第２電極との間の放電によって発光することを特徴とする平面蛍光ランプ。

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