JP2006278111A - 平面発光パネル - Google Patents

Abstract

【課題】 平面発光パネルとして、各部の高い寸法精度と均質性によって均一で高輝度の発光表示が得られ、高歩留りで安価に製造でき、大型化が容易なものを提供する。
【解決手段】 少なくとも一方が透明ガラスからなる一対の基板１，２間に放電空間１０が構成され、放電空間１０内での放電によって透明ガラス板面より発光する平面発光パネルにおいて、両基板１，２の間に、ガラス成形物からなる中間支持枠３が両面を両基板１，２の内面側に対して接当する状態に介装され、中間支持枠３が放電空間１０を複数の放電セル１０ａ…に分画する枠形状を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイのバックライト、平面型蛍光ランプ、平面型紫外線ランプ等に利用される平面発光パネルに関する。

近年、家庭用ＴＶを始めとする映像ディスプレイ装置全般の大画面化と薄型化が同時進行しており、液晶方式のディスプレイでも大型化が進められ、これに対応して液晶セルの背面側に配置するバックライト用の平面発光パネルについても発光面積の大きいものが求められている。しかして、この平面発光パネルは、対向する一対のガラス基板間に放電ガスを封入した高真空の放電空間が構成され、両基板の外面側又は放電空間内に配置した両電極間の放電により、基板内面に塗着された蛍光体が励起して所要の発光を生じるものである。

このような平面発光パネルを大型化する場合、真空容器としての耐圧強度を確保するために、両ガラス基板の板厚を厚くするか、パネルの周縁部だけでなく内側領域でも両基板間を支える構造とする必要がある。ところが、ガラス基板の板厚を厚くする手段では、ディスプレイの薄型化に逆行する上、平面発光パネルのサイズ増大に伴う重量増加が非常に大きくなるため、取扱い性の観点から許容される板厚に自ずと限界があり、近年希求される大型化のレベルには対応できなくなっている。一方、パネルの内側領域で両基板間を支える手段として、従来より一方のガラス基板の内面側に凸部を一体形成し、この凸部の頂部を他方のガラス基板の内面側に当接させる構造が従来より採用されている。

例えば図８（Ａ）（Ｂ）に示す平面発光パネルＦ０では、一対のガラス基板２１，２２の内、一方のガラス基板２２の内面側に、放電空間２０を確保するための周縁スペーサー部２２ａと共に、その内側に複数本の平行な凸条２２ｂ…が一体形成されており、組立状態においてこれら凸条２２ｂ…の各頂面が他方のガラス基板２１の内面側に当接することにより、真空容器としての耐圧強度を確保するようになっている。なお、図中、２３は両ガラス基板２１，２２の外面側に塗着された透明性電極膜（ＩＴＯ）、２４は両ガラス基板２１，２２の内面側に塗着された蛍光体層、２５は両ガラス基板２１，２２を周縁部で封着するシールガラス、２６はガラス製の排気管である。しかして、排気管２６は、図８（Ａ）の如くガラス基板２２の周縁スペーサー部２２ａの一角部に形成した内外方向の溝部２２ｃに嵌入した状態でシールガラス２７を介して固着され、放電空間２０内の真空吸引と放電ガス置換後に図８（Ｂ）の如く溶断封着される。

しかしながら、上述のような内面側に凸部を一体形成したガラス基板は、通常では板ガラスの加熱成形によって製作されるが、この加熱成形の際に凸部の高さや基板側の厚み等が不均等になり易い上、凹凸のある内面側に蛍光体を均一に塗布することが困難であり、また放電空間に臨む内面部が成形型の梨地状表面の転写で荒れるため、光の透過性が落ちることになる。従って、このようなガラス基板を用いる平面発光パネルでは、発光表示の均一性に劣ると共に輝度も低くなると共に、これらの特性不良による製品の歩留り低下で生産性が悪化し、製造コスト増大に繋がるという問題があり、結果的に大型化が難しいものとなる。とりわけ、両電極が両ガラス基板の外面に塗着される透明性電極膜である場合、両基板をガラスコンデンサとした形での放電になるから、基板寸法の狂いで放電状態に大きな差ができ、発光表示の均一性が損なわれる。

なお、このようなガラス基板の内面側の凹凸はサンドブラスト法、フォトエッチング法、厚膜印刷法等でも形成できるが、いずれも加工の寸法精度がより低くなることに加え、加工に多大な手間と時間を費やして更に製造コストが高く付くから、これらの方法は現実的には到底採用できない。

本発明は、上述の情況に鑑み、平面発光パネルとして、各部の高い寸法精度と均質性によって均一で高輝度の発光表示が得られ、しかも高歩留りで安価に製造できる上、大型化が容易なものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１は、図面の参照符号を付して示せば、少なくとも一方が透明ガラスからなる一対の基板１，２間に放電空間１０が構成され、該放電空間１０内での放電によって透明ガラス板面より発光する平面発光パネルにおいて、前記両基板１，２の間に、ガラス成形物からなる中間支持枠３が両面を当該両基板１，２の内面側に対して接当する状態に介装され、この中間支持枠３が前記放電空間１０を複数の放電セル１０ａ…に分画する枠形状を備えることを特徴としている。

請求項２の発明は、上記請求項１の平面発光パネルにおいて、前記中間支持枠３が前記両基板１，２の周辺部間に介在する周縁スペーサー部３１を備え、この周縁スペーサー部３１と前記両基板１，２との間がシールガラス４で封止されてなるものとしている。

請求項３の発明は、上記請求項２の平面発光パネルにおいて、前記中間支持枠３の周縁スペーサー部３１における両面の外縁側に凹段部３１ａ，３１ａが形成されてなるものとしている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの平面発光パネルにおいて、前記中間支持枠３が複数の支持枠部材３ａ，３ｂ（又は３ｃ〜３ｆ）に分割構成されてなるものとしている。

請求項５の発明は、上記請求項４の平面発光パネルにおいて、分割構成された前記中間支持枠３の各支持枠部材３ａ〜３ｆが前記両基板１，２の周辺部間に介在するスペーサー部３１を備えてなるものとしている。

請求項６の発明は、上記請求項１〜５のいずれかの平面発光パネルにおいて、前記両基板１，２の外面に放電空間１０での放電を生起させる透明性電極膜５が形成されてなる構成としている。

請求項７の発明は、上記請求項６の平面発光パネルにおいて、前記中間支持枠３が、前記両基板１，２の周辺部間に介在する周縁スペーサー部３１を備えると共に、周端面３１ｂが両基板１，２の周端面１ａ，２ａに対して内外一方側にずれた位置にある構成としている。

請求項１の発明に係る平面発光パネルでは、一対の基板間がパネルの内側領域でも中間支持枠に支承されるため、両基板が薄くても大きな耐圧強度を確保でき、もって大型で薄く軽量なものを容易に製作できる上、両基板には寸法的に安定した通常の板ガラスを使用できると共に、中間支持枠は体積が小さく精度の高い成形が可能であり、加えて両基板の平滑な内面に蛍光体を容易に均一に塗布できることから、均一で高輝度の発光表示を行える高品質のものが安定的に得られ、生産性が向上する。

請求項２の発明によれば、前記の中間支持枠が両基板の周辺部間に介在する周縁スペーサー部を備えるから、放電空間を確保するために一方の基板の周縁にスペーサー部を設けたり別途にスペーサー部材を用いたりする必要がなく、それだけ平面発光パネルの製作を容易に低コストで行える。

請求項３の発明によれば、両基板の周辺部と中間支持枠の周縁スペーサー部とをシールガラスで封着する際、該周縁スペーサー部における外縁側の凹段部にシールガラスを満たすと共に、該周縁スペーサー部における内縁側を両基板の内面側に直接に接当させることにより、両基板の対向間隔を高精度に設定でき、もって得られる平面発光パネルが性能的に安定したものとなる。

請求項４の発明によれば、中間支持枠が複数の支持枠部材に分割構成されることから、該中間支持枠の大きさに成形性の面からの制約がなく、もって平面発光パネルとして極めて大型のものも提供可能となる。

請求項５の発明によれば、分割構成された中間支持枠の各支持枠部材は、それぞれスペーサー部においてシールガラスで両基板に対して固着されるから、組立製作された平面発光パネルは部品のがたつきのない堅固なものとなる。

請求項６の発明によれば、両電極として両基板の外面に透明性電極膜を設けた平面発光パネルにおいて、均一で高輝度の発光表示が得られ、且つ高歩留りで安価に製造できる上、大型化が容易なものが提供される。

請求項７の発明によれば、両基板の外面に透明性電極膜を設けた平面発光パネルにおいて、中間支持枠の周端面が両基板の周端面に対して内外一方側にずれた位置にあるため、両基板の電極膜が各々基板端縁に達していても、両電極膜の端縁間の沿面距離を大きく確保して異常放電を防止できる。しかして、透明性電極膜の形成に際して基板周辺部をマスキングする必要がないから、その膜形成作業を低コストで能率よく行え、もって平面発光パネルの生産性が向上すると共に製造コストも低減される。

以下、本発明に係る平面発光パネルの実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１及び図５は第一実施形態、図２は第二実施形態、図３は第三実施形態、図４は第四実施形態、図６（Ａ）は第五実施形態、図６（Ｂ）は第六実施形態、をそれぞれ示している。

図１（Ａ）（Ｂ）で示す第一実施形態の平面発光パネルＦ１は、対向配置した一対の正方形の基板１，２と、両基板１，２間に配置するガラス成形物からなる中間支持枠３と、パネルの一角部に嵌着するガラス製の給排気用アダプタ６とで構成されている。その両基板１，２は、同一寸法の平坦な透明板ガラスからなり、相互に対向する内面側に蛍光体層７が、外面側に透明性電極膜５が、それぞれ周辺部を除いてベタ一面に形成されている。また、中間支持枠３は、正方形の周縁スペーサー部３１の内側に、複数本の支持桟部３２…が等間隔で平行に配置した簀の子状をなしている。

両基板１，２と中間支持枠３とは、図１（Ｂ）で示すように、基板１，２の内面側の蛍光体層７がない周辺部と、中間支持枠３の周縁スペーサー部３１との間で、シールガラス４によって封着一体化されている。これにより、両基板１，２間の放電空間１０は、中間支持枠３によって複数の帯状の放電セル１０ａ…に分画されている。なお、シールガラス４は、封着対象のガラス素材よりも低融点のガラスフリットをビヒクルに混合したペースト材を塗着したものであり、ペースト形態で接着作用を発揮し、焼成によって溶剤蒸発・溶融ガラス化する。

給排気用アダプタ６は、平面視略二等辺三角形の斜辺側及び上方に開放した本体枠部６１と、この本体枠部６１に上から被さる平面視略二等辺三角形の蓋枠部６２と、本体枠部６１の側壁に設けた上方へ開くＵ字状切欠部６１ａに後端を挿嵌する給排気管６３との３部材からなり、両基板１，２及び中間支持枠３を組み付けたパネルの一角部を本体枠部６１と蓋枠部６２とで上下から抱持した状態で、給排気管７３が側方へ突出するように配置し、各接面部をシールガラス４にて封着している。

ここで、基板１，２の厚さは０．７〜１．１ｍｍ程度、中間支持枠３の厚さは０．１〜３ｍｍ程度、透明性電極膜５の厚さは１５０〜１５００Å程度、蛍光体層７の厚さは５〜５０μｍ程度である。

しかして、この平面発光パネルＦ１の製作においては、既述のようにシールガラス４のペーストを介して両基板１，２及び中間支持枠３と給排気用アダプタ６を組み付けた状態で、その全体を加熱炉内に配置すると共に、アダプタ６の給排気管６３の先端部を給排気管路に接続し、シールガラス４のガラスフリットの融点以上で他のガラス素材の融点未満の温度で加熱焼成しつつ給排気管６３からの真空吸引を行う。これにより、シールガラス４のペースト材が溶剤蒸発・溶融ガラス化してガラス層を形成すると同時に、放電空間１０内の空気が外部へ排出されるが、この排気が完了して全体が冷却した後、給排気管６３を通して放電ガスを放電空間１０内に導入した上で、給排気管６３の根元側をガスバーナー等で炙って図１（Ｂ）の如く溶断封着すればよい。なお、本実施形態では放電空間１０の分画された放電セル１０ａ…の相互間には格別な通気部を設けていないが、中間支持枠３の表面には成形型（通常はカーボン型）から転写された細かい凹凸がある一方、蛍光体層７の表面にも微小凹凸が存在するため、中間支持枠３の各支持桟部３２と両側の蛍光体層７との接面部に通気間隙ができ、これら通気間隙を通して放電空間１０全体の給排気を支障なく行えることが判明している。

上記構成の平面発光パネルＦ１は、両側外面の透明性電極膜５，５を両極として両極間に所要の電圧を印加した際、放電空間１０の各放電セル１０ａ内での放電によって蛍光体層７，７の蛍光体が励起して蛍光発光し、パネル両面で放電セル１０ａ…に対応した面発光を生じるものであるが、両基板１，２間がパネルの内側領域でも中間支持枠３によって支承され、両基板１，２が薄くても真空容器としての大きな耐圧強度を確保できるから、大型で薄く軽量なものを容易に製作できる。また、このような平面発光パネルＦ１の構造では、両側外面に両極の透明性電極膜５，５が存在するから、両基板１，２がガラスコンデンサとして作用し、これらコンデンサを介して放電させることになるが、両基板１，２が一般的に寸法精度の高い板ガラスである上に、中間支持枠３は体積が小さく精度の高い成形が可能であり、加えて蛍光体層７，７が両基板１，２の平滑な内面に対してスクリーン印刷等で容易に均一な厚みに塗布形成できるため、安定した放電状態が得られ、これによって均一で高輝度の発光表示を行える。

更に、この平面発光パネルＦ１においては、中間支持枠３が周縁スペーサー部３１を備えるから、放電空間１０を確保するために基板１，２の一方の周縁にスペーサー部を設けたり、別途にスペーサー部材を用いたりする必要がなく、それだけ部材コストが少なくて済むと共に組立製作も容易になり、且つ製品品質が安定して特性不良を生じにくいことから、高歩留りで高い生産性が得られ、製造コストも低減されるという利点がある。

上述のように第一実施形態の平面発光パネルＦ１は両基板１，２間に介在する中間支持枠３によって耐圧強度を確保できるので大型化に適するが、該中間支持枠３を複数の支持枠部材に分割構成すれば、該中間支持枠の大きさに成形性の面からの制約がなくなるから、平面発光パネルとして更なる大型のものも無理なく製造可能となる。

例えば、図２に示す第二実施形態の平面発光パネルＦ２では、一対の基板１，２は前記第一実施形態の場合と同様に透明板ガラスの内面側に蛍光体層７、外面側に透明性電極膜５をそれぞれ周辺部を除いてベタ一面に形成したものであるが、中間支持枠３は長手方向中間部で二分した形の２つの支持枠部材３ａ，３ｂにて構成され、両支持枠部材３ａ，３ｂを合わせて両基板１，２に対応したサイズの簀の子状形態とするようになっている。また、第三実施形態の平面発光パネルＦ３に用いる中間支持枠３は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、田の字形に略四分した形の４つの支持枠部材３ｃ〜３ｆにて構成され、これら支持枠部材３ｃ〜３ｆを突き合わせることにより、方形の周縁スペーサー部３１の内側に縦横の支持格子部３３…が配置した格子網状の形態とするようになっている。

なお、分割構成する中間支持枠３は、例示した第二及び第三実施形態以外の様々な分割仕様及び枠形態に設定できるが、これら両実施形態のように各支持枠部材に合体時の周縁スペーサー部３１となる部分を含む分割形態とすることが好適である。これは、分割構成された中間支持枠３を両基板１，２間に介在させて平面発光パネルを組み立てる際、該中間支持枠３の周縁スペーサー部３１がシールガラス４で両基板１，２に固着され、得られる平面発光パネルが部品のがたつきのない堅固なものになることによる。

第四実施形態の平面発光パネルＦ４では、中間支持枠３として、図４（Ａ）の如く周縁スペーサー部３１の両面の外縁側に凹段部３１ａ，３１ａを有するものが使用されており、図４（Ｂ）に示すように、両基板１，２の周辺部と中間支持枠３の周縁スペーサー部３１とが凹段部３１ａ，３１ａに充満したシールガラス４によって封着されると共に、この周縁スペーサー部３１が凹段部３１ａ，３１ａよりも内縁側において両基板１，２の内面側に直接に接当している。なお、中間支持枠３の各支持桟部３２の両面は、両側の蛍光体層７，７の厚み分を各々受け入れるために、周縁スペーサー部３１の両面よりも若干低く設定されている。

このような平面発光パネルＦ４によれば、両基板１，２の対向間隔がその内面側に直接に接当した中間支持枠３の周縁スペーサー部３１の厚みで決まるから、該対向間隔を封着部分のシールガラス４の量に影響されずに高精度に設定でき、もって対向間隔の違いによる放電特性のばらつきを防止して、性能的に高い信頼性を備えるものを安定的に製作することが可能となる。

既述した第一、第二、第四実施形態の平面発光パネルＦ１，Ｆ2 ，Ｆ４では、透明性電極膜５を両基板１，２の外面側に周辺部を除く形で設けている。これは、例えば図５において平面発光パネルＦ１で例示するように、両側の透明性電極膜５，５の端縁間の沿面距離をｔ＋ｗ１＋ｗ２と大きくとることにより、電極間の沿面放電を防止する意味合いがある。すなわち、この沿面放電は、本来は絶縁状態で電極間を隔てる表面部に導電性の汚染物質等が付着することにより、該表面部に沿って微小電流の経路ができ、漏れ電流やスパークが発生し、本来の発光表示機能が阻害されるものであるから、その防止には沿面距離を大きくとることが有効である。

しかるに、両基板１，２の外面側に周辺部を除く形で透明性電極膜５を設けるには、チャンバー内でのスパッタリングや真空蒸着、ＣＶＤ法等の薄膜形成技術によって該電極膜５を形成する際に、両基板１，２の周辺部をマスキングする必要があり、そのために専用のマスクホルダーの作製やマスキングテープの貼着等の煩雑な作業を要し、生産効率の低下とコストアップに繋がることになる。

そこで、図６（Ａ）に示す第五実施形態の平面発光パネルＦ５では、両基板１，２の外面側全面に透明性電極膜５を設けるようにして、その形成時のマスキングの手間を省略する代わりに、中間支持枠３として両基板１，２よりも外周サイズの大きいものを用い、その周端面３１ｂを両基板１，２の周端面１ａ，２ａよりも外側に位置させ、もって透明性電極膜５，５の端縁間の沿面距離をｔ＋ｐ１＋ｐ２と大きくして沿面放電の防止を図っている。また、図６（Ｂ）に示す第六実施形態の平面発光パネルＦ６では、同様に両基板１，２の外面側全面に透明性電極膜５を設ける代わりに、第五実施形態とは逆に、中間支持枠３として両基板１，２よりも外周サイズの小さいものを用い、その周端面３１ｂを両基板１，２の周端面１ａ，２ａよりも内側に位置させ、もって透明性電極膜５，５の端縁間の沿面距離をｔ＋ｄ１＋ｄ２と大きくして沿面放電の防止を図っている。

一方、既述の第一〜第六実施形態の平面発光パネルＦ１〜Ｆ６では、中間支持枠３が簀の子状や格子網状であるため、放電空間１０の各放電セル１０ａが帯形や四角形になり、これら帯形や四角形が配列した発光パターンを表出することになるが、当該中間支持枠３における放電セル形成用開口部として様々なパターンを採用できる。このような放電セル形成用開口部としては、例えば図７（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、中間支持枠３Ａの斜交配列した六角穴３０ａ…、中間支持枠３Ｂの斜交配列した丸穴３０ｂ…、中間支持枠３Ｃの交互に逆向きに配列した三角穴３０ｃ…、中間支持枠３Ｄの十字穴３０ｄ…、中間支持枠３Ｅの交互にずれて配列した半円弧状スリット３０ｅ…等、様々な形状及び配列状態に設定できる他、ロゴマークや図案等の特殊なパターンの発光表示を行うための孔形態とすることも可能である。しかして、中間支持枠３Ａ〜３Ｅは、いずれも周辺部を周縁スペーサー部３１とするものである。

なお、本発明に係る平面発光パネルは、例示した実施形態のように両面発光を行うものに限らず、片側の基板を不透明にしたり、片側に遮光板や遮光層を形成して、片面発光のみを行う構成としてもよい。また、放電を生じさせる電極は、平面発光パネルとしての用途により、実施形態のように基板外面に設ける以外に、放電空間１０内に臨んで設けることも可能であり、その材質も透明性電極膜に限らず、発光表示に支障がなければ金属電極や金属分を含む導電ペーストも採用できる。更に、本発明は、蛍光体層７を設けず、放電空間１０内に稀ガス又は水銀蒸気を封入することにより、放電によって殺菌灯のように紫外線を放射する平面型紫外線ランプにも適用可能である。その他、本発明においては、両基板の外形、給排気用アダプタの構造等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

本発明に係る第一実施形態の平面発光パネルを示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は縦断正面図である。 同第二実施形態の平面発光パネルの分解斜視図である。 同第三実施形態の平面発光パネルに用いる分割構成の中間支持枠を示し、（Ａ）は支持枠部材に分離した状態の平面図、（Ｂ）は合接状態の平面図である。 同第四実施形態の平面発光パネルを示し、（Ａ）は使用する中間支持枠の要部の縦断正面図、（Ｂ）は平面発光パネルの要部の縦断正面図である。 同第一実施形態の平面発光パネルの要部の縦断正面図である。 本発明に係る平面発光パネルとして基板の外面側全面に透明性電極膜を設けた例を示し、（Ａ）は同第五実施形態の平面発光パネルの要部の縦断正面図、（Ｂ）は同第六実施形態の平面発光パネルの要部の縦断正面図である。 本発明に係る平面発光パネルに用いる中間支持枠を示し、（Ａ）〜（Ｅ）は各々異なる構成例の中間支持枠の平面図である。 従来の平面発光パネルの構成例を示し、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は縦断正面図である。

符号の説明

１，２ 基板
１ａ，２ａ 周端面
１０ 放電空間
１０ａ 放電セル
３，３Ａ〜３Ｅ 中間支持枠
３１ 周縁スペーサー部
３１ａ 周端面
３２ 支持桟部
３３ 支持格子部
４ シールガラス
５ 透明性電極膜
７ 蛍光体層
Ｆ１〜Ｆ６ 平面発光パネル

Claims (7)

1. 少なくとも一方が透明ガラスからなる一対の基板間に放電空間が構成され、該放電空間内での放電によって透明ガラス板面より発光する平面発光パネルにおいて、
   前記両基板の間に、ガラス成形物からなる中間支持枠が両面を当該両基板の内面側に対して接当する状態に介装され、この中間支持枠が前記放電空間を複数の放電セルに分画する枠形状を備えることを特徴とする平面発光パネル。
2. 前記中間支持枠が前記両基板の周辺部間に介在する周縁スペーサー部を備え、この周縁スペーサー部と前記両基板との間がシールガラスで封止されてなる請求項１記載の平面発光パネル。
3. 前記中間支持枠の周縁スペーサー部における両面の外縁側に凹段部が形成されてなる請求項２記載の平面発光パネル。
4. 前記中間支持枠が複数の支持枠部材に分割構成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の平面発光パネル。
5. 分割構成された前記中間支持枠の各支持枠部材が前記両基板の周辺部間に介在するスペーサー部を備えてなる請求項４記載の平面発光パネル。
6. 前記両基板の外面に放電空間での放電を生起させる透明性電極膜が形成されてなる請求項１〜５のいずれかに記載の平面発光パネル。
7. 前記中間支持枠が、前記両基板の周辺部間に介在する周縁スペーサー部を備えると共に、周端面が両基板の周端面に対して内外一方側にずれた位置にある請求項６記載の平面発光パネル。
   

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