JP2009059643A

JP2009059643A - 平面放電ランプおよび液晶表示装置

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Publication number: JP2009059643A
Application number: JP2007227406A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Yokono; 真路横野; Osamu Taneda; 修種田
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】十分な放電電圧の低減効果と発光効率の改善効果を得ることが出来る平面放電ランプを提供する。
【解決手段】キセノンガスを含む放電ガスを封入された放電空間Ｓを介して第１基板１と第２基板３が互いに対向され、第１基板１の内面側の放電空間Ｓに面する位置に蛍光材料と紫外域発光材料によって第１蛍光体層２が形成され、第２基板３の内面側の放電空間Ｓに面する位置に蛍光材料と電子放出材料によって第２蛍光体層６が形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、平面放電ランプの構成およびこの平面放電ランプを備えた液晶表示装置に関する。

近年、環境に関する法規制の制定や施行，環境に対する意識の高まり等から、ＬＣＤのバックライト等として使用される平面放電ランプ等の電子デバイスに対して、低消費電力化の要求が強まっており、さらに、平面放電ランプに対しては、水銀（Ｈｇ）の使用を排除するＨｇフリー化が急務になっている。

平面放電ランプにおいて低消費電力化とＨｇフリー化を実現するためには、発光効率を向上させることが必要となる。
この平面放電ランプの発光効率は、ランプ内に封入される放電ガス中のキセノン（Ｘｅ）ガスの分圧が大きくなるほど高くなることが分かっているが、このキセノン分圧が大きいと放電電圧が上昇して消費電力が増加したり、また、消費電力の増加を抑制しようとすると返って発光効率が低下してしまうといった問題が発生してくる。

このように放電ガス中のキセノン分圧を大きくした場合、特に、放電電極が形成された基板に対向する他方の基板側に蛍光体層が形成されている構成の平面放電ランプ（例えば、特許文献１参照）において、放電電圧の上昇が顕著になる。

また、この平面放電ランプの低消費電力化と発光効率の向上を達成するために、平面放電ランプの放電空間に二次電子を放出する電子放出層を設けることも考えられるが、例えばプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に通常使用されているＭｇＯ層は、電子放出機能が小さく、特に放電ガスに高キセノン分圧ガスが使用される場合には、このＭｇＯでは十分な放電電圧の低減効果や発光効率の改善効果を得ることができない。

特許３１９３７４９号公報

この発明は、上記のような従来の平面放電ランプが有している問題点を解決することをその技術的課題の一つとしている。

この発明による平面放電ランプは、上記技術的課題を達成するために、第１基板と第２基板が放電空間を介して互いに対向され、この放電空間に面する位置に蛍光体層が形成され、密閉された放電空間内にキセノンガスを含む放電ガスが封入されていて、この放電空間で放電電極対によって発生される放電により蛍光体層が発光する平面放電ランプにおいて、前記蛍光体層が第１基板の内面側の放電空間に面する位置と第２基板の内面側の放電空間に面する位置にそれぞれ形成され、この第１基板の内面側と第２基板の内面側に形成された蛍光体層のうちの少なくとも一方の蛍光体層が、蛍光材料と紫外域発光材料によって形成され、前記第１基板と第２基板の間の放電空間に面する位置に、電子放出材料が配置されていることを特徴としている。

さらに、この発明による液晶表示装置は、上記平面放電ランプをバックライト光源として備えていることを特徴としている。

この発明は、第１基板と第２基板が放電空間を介して互いに対向され、この放電空間に面する位置に蛍光体層が形成され、密閉された放電空間内にキセノンガスを含む放電ガスが封入されていて、この放電空間で放電電極対によって発生される放電により蛍光体層が発光する平面放電ランプにおいて、前記蛍光体層が第１基板の内面側の放電空間に面する位置と第２基板の内面側の放電空間に面する位置にそれぞれ形成され、この第１基板の内面側と第２基板の内面側に形成された蛍光体層のうちの少なくとも一方の蛍光体層が、蛍光材料と紫外域発光材料によって形成され、前記第１基板と第２基板の間の放電空間に面する位置に、電子放出材料が配置されている平面放電ランプをその最良の実施形態としている。

この実施形態における平面放電ランプは、各放電電極対の電極に交互に電圧が印加されることによって、放電空間内において放電が発生され、この放電によって放電空間内に封入されている放電ガスに含まれているキセノンガスから真空紫外線が発生し、この真空紫外線によって第１基板と第２基板のそれぞれの内面側に配置された蛍光体層を形成する蛍光材料が励起されて可視光が発生されて、この可視光が第１基板または第２基板を透過して基板表面からそれぞれ出射されることにより、平面光源を形成する。

このとき、第１基板と第２基板の内面側に形成された蛍光体層のうち少なくとも一方の蛍光体層に含まれている紫外域発光材料が放電空間内で発生される放電によって紫外線をさらに発生させ、この紫外線が各蛍光体層をさらに励起して可視光を発生させるので、平面放電ランプの発光効率が向上される。

さらに、この平面放電ランプは、第１基板と第２基板の間の放電空間に面する位置に、放電による二次電子を放電空間内に放出する電子放出材料が配置されていることによって、放電電極対に電圧が印加された際に、電子放出材料から放電空間内に二次電子が放出され、放電ガス中の原子がこの二次電子と衝突してイオン化されることにより、放電電極対の電極間で発生される放電の放電電圧が大幅に低減される。

これによって、放電ガス中のキセノンガスの分圧を大きくして平面放電ランプの発光効率の向上が図られる際にも、このキセノン分圧の上昇に伴って放電電圧が上昇するのが防止される。
そして、この実施形態における平面放電ランプは、液晶表示装置の十分な放電電圧の低減効果と発光効率の改善効果を備えたバックライトとして提供することが出来る。

上記実施形態の平面放電ランプは、紫外域発光材料として、酸化マグネシウム単結晶体とダイヤモンド粉末のうちの少なくとも一つを含んでいることが好ましく、さらに、この酸化マグネシウム単結晶体とダイヤモンド粉末は、電子線によって励起されることにより波長域２００〜３００ｎｍ内にピークを有する紫外線発光を行う特性を有していることが好ましい。
これによって、紫外域発光材料から発生する紫外線が蛍光体層の内部まで到達することにより、発光効率がさらに向上される。

上記実施形態の平面放電ランプは、電子放出材料として、水素添加された酸化マグネシウム単結晶体，結晶格子中の一部の負イオンが電子によって置換された電子化化合物，ダイヤモンド粉末，水素添加されたダイヤモンド粉末のうちの少なくとも一つを含んでいることが好ましい。
これらは、キセノンガスに対してＭｇＯよりも高い二次電子放出係数を有する高γ材料であり、高い放電電圧の低減効果を発揮することが出来る。

上記実施形態の平面放電ランプにおいて、蛍光体層は、蛍光材料と紫外域発光材料の混合層、または、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と紫外域発光材料によって形成された紫外域発光材料層との積層構造を有する層として形成され、何れの場合も、紫外域発光材料が、少なくとも一部が放電空間に露出された状態に配置される。

上記実施形態の平面放電ランプの構成の態様としては、第２基板側に放電電極対が形成され、第１基板の内面側に形成された第１蛍光体層が蛍光材料と紫外域発光材料によって形成され、第２基板の内面側に形成された第２蛍光体層が蛍光材料と電子放出材料によって形成される構成の平面放電ランプが挙げられる。

この構成の平面放電ランプにおいて、第２蛍光体層は、蛍光材料と電子放出材料の混合層、または、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と電子放出材料によって形成された電子放出材料層との積層構造を有する層として形成され、何れの場合も、電子放出材料が、少なくとも一部が放電空間に露出された状態に配置される。

さらに、この構成の平面放電ランプにおいて、放電電極対が第２基板の内面側に配置され、この放電電極対が第２基板の内面上に形成された誘電体層によって被覆されるようにするのが好ましく、この場合、誘電体層が、粒径４０ｎｍ以下のシリカ粒子と粒径４０ｎｍ以下のアルミナ粒子のうちの少なくとも一つを含むようにするのが好ましい。

放電電極対を被覆する誘電体層が低誘電材料（低ε材料）によって形成されることによって、放電が発生される際の放電電流密度を制限することが可能となり、これによっても、発光効率の向上が図られる。

前記実施形態の平面放電ランプの構成の他の態様としては、放電電極対が第２基板の外面側に配置される構成の平面放電ランプが挙げられる。

前記実施形態の平面放電ランプの構成のさらに他の態様としては、放電電極対を構成する一方の電極が第１基板の内面側に配置され、他方の電極が第２基板の内面側の一方の電極に対向する位置に配置され、第１基板の内面側に形成された第１蛍光体層が蛍光材料と紫外域発光材料によって形成され、第２基板の内面側に形成された第２蛍光体層が蛍光材料と電子放出材料によって形成される構成の平面放電ランプが挙げられる。

前記実施形態の平面放電ランプの構成のさらに他の態様としては、第１基板の内面側に配置された放電電極対の一方の電極がこの第１基板の内面上に形成された誘電体層によって被覆され、第２基板の内面側に配置された放電電極対の他方の電極が、この第２基板の内面上に形成された誘電体層によって被覆される構成の平面放電ランプが挙げられる。

前記実施形態の平面放電ランプの構成のさらに他の態様としては、放電電極対が第１基板と第２基板のそれぞれの外面側に配置され、この第１基板と第２基板の内面側のそれぞれ放電電極対を構成する電極に対向する位置に電子放出材料を含む電子放出材料層が形成され、第１基板と第２基板の内面側の隣接する電子放出材料層の間の部分に、それぞれ、蛍光材料と紫外域発光材料によって蛍光体層が形成される構成の平面放電ランプが挙げられる。

図１は、この発明の実施形態における平面放電ランプの第１実施例を示す断面図である。
この図１において、透明な第１基板１の内面に、紫外域発光材料が混合された蛍光材料によって第１蛍光体層２が形成されている。
そして、この第１蛍光体層２は、この紫外域発光材料が第１蛍光体層２の表面に露出した状態で形成されている。

この第１蛍光体層２に含有される紫外域発光材料としては、酸化マグネシウム単結晶体やダイヤモンド粉末などの電子線によって励起されることにより波長域２００〜３００ｎｍ内にピークを有する紫外線発光を行う特性を有する材料が使用される。

この第１基板１に放電空間Ｓを介して平行に対向される透明な第２基板３の内面（第１基板１に対向する側の面）上に、互いに所要の間隔を空けて平行に延びる帯状の放電電極Ｘ１とＹ１によって構成される複数の放電電極対（Ｘ１，Ｙ１）が、放電電極Ｘ１，Ｙ１が延びる方向と直交する方向に並設されている（図１には一対の放電電極対（Ｘ１，Ｙ１）のみ記載されている）。

第２基板３の内面上には、さらに、誘電体層４が形成されて、この誘電体層４によって放電電極対（Ｘ１，Ｙ１）が被覆されている。
この誘電体層４を形成する誘電材料としては、粒径が４０ｎｍ以下のシリカ粒子（ナノシリカまたはナノポーラスシリカ）や粒径が４０ｎｍ以下のアルミナ粒子（ナノアルミナまたはナノポーラスアルミナ）等の低誘電材料（低ε材料）が使用される。

この誘電体層４上には、ＭｇＯ層５が形成されて、このＭｇＯ層５によって誘電体層４の表面が被覆されている。
このＭｇＯ層５上には、電子放出材料が混合された蛍光材料によって第２蛍光体層６が形成されている。

この電子放出材料としては、水素添加された酸化マグネシウム単結晶体や、結晶格子中の一部の負イオンが電子によって置換された１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃など電子化化合物，ダイヤモンド粉末，水素添加されたダイヤモンド粉末などの、後述するキセノンガスに対して高い二次電子放出係数を有する材料（高γ材料）が使用されている。
そして、この第２蛍光体層６は、この電子放出材料が蛍光材料とともに第２蛍光体層６の表面に露出した状態で形成されている。

第１基板１と第２基板３の間の放電空間Ｓは、この第１基板１と第２基板３の間の周縁部に形成される図示しない封着層によって密閉されている。
この放電空間Ｓ内には、キセノンガスを含む放電ガスが封入されている。

上記平面放電ランプは、平面光源として多様な使用用途が可能であるが、特に、液晶ディスプレイのバックライトとして使用される。
この平面放電ランプは、第２基板３上に形成された各放電電極対（Ｘ１，Ｙ１）の放電電極Ｘ１とＹ１に交互に電圧が印加されることによって、放電空間Ｓ内において放電（面放電）が発生される。

この放電によって放電空間Ｓ内に封入されている放電ガスに含まれているキセノンガスから真空紫外線が発生し、この真空紫外線によって第１蛍光体層２および第２蛍光体層６の蛍光材料が励起されて可視光が発生され、この第１蛍光体層２と第２蛍光体層６からの可視光が第１基板１と第２基板３を透過して、この第１基板１と第２基板３の表面からそれぞれ出射されることにより、平面光源が形成される。

この平面放電ランプは、放電電極が形成されていない第１基板１の内面側に形成された第１蛍光体層２に紫外域発光材料が混合されていて、この紫外域発光
材料が放電空間Ｓ内で発生される放電によって紫外線を発生させ、この紫外線が第１蛍光体層２と第２蛍光体層６をさらに励起して可視光を発生させるので、発光効率が向上される。

そして、この紫外域発光材料として、真空紫外線中のＸｅ分子線よりも波長の長い、例えば、波長域２００〜３００ｎｍ内にピークを有する紫外線発光特性（特に、２３５ｎｍの紫外線発光特性）を有する紫外域発光材料が使用されることによって、第１蛍光体層２から発生する紫外線が第２蛍光体層６の内部まで到達し、これによって、発光効率がさらに向上される。

さらに、この平面放電ランプは、放電電極対（Ｘ１，Ｙ１）が形成される第２基板３に形成された第２蛍光体層６に、電子放出材料、特に、キセノンガスに対して高い二次電子放出係数を有する高γ材料が混合されていることによって、放電電極Ｘ１，Ｙ１に電圧が印加された際に、第２蛍光体層６から放電空間Ｓ内に二次電子が放出され、放電ガス中の原子がこの二次電子と衝突してイオン化されることにより、放電電極Ｘ１，Ｙ１間で発生される放電の放電電圧が大幅に低減される。

これによって、平面放電ランプの発光効率の向上を図るため、放電ガス中のキセノンガスの分圧を大きくしようとする際にも、このキセノン分圧の上昇に伴って放電電圧が上昇するのを防止することが出来る。

さらに、この平面放電ランプは、放電電極対（Ｘ１，Ｙ１）を被覆する誘電体層４が低誘電材料（低ε材料）によって形成されていることにより、放電電極Ｘ１，Ｙ１間で放電が発生される際の放電電流密度を制限することが可能となり、これによっても、発光効率の向上が図られている。

なお、上記の実施例においては、第１蛍光体層２が蛍光材料と紫外域発光材料の混合層として形成されているが、この第１蛍光体層を、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と紫外域発光材料によって形成された紫外域発光材料層との積層構造にしても良く、好ましくは、紫外域発光材料層が放電空間Ｓに面する側に位置される。

また、上記の実施例においては、第２蛍光体層６が、蛍光材料と電子放出材料の混合層として形成されているが、この第２蛍光体層を、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と電子放出材料によって形成された電子放出材料層との積層構造にしても良く、好ましくは、電子放出材料層が放電空間Ｓに面する側に位置される。

また、第２蛍光体層６における電子放出材料の蛍光材料に対する混合比率を調整することによって放電電圧の低下率を任意に設定することが出来るが、最も放電電圧を低下させるためには、放電電極Ｘ１，Ｙ１上には、電子放出材料のみが配置されるようにすれば良い。

このように、放電電極Ｘ１，Ｙ１上に電子放出材料のみが配置されるようにするには、ノズルコータ（ディスペンサ）やスクリーン印刷法等を用いて第２蛍光体層の形成を行うのが好ましいが、その他の場合には、第２蛍光体層は、例えばスプレーガン等を使用した吹き付け法によって形成される。

なお、上記実施例においては、第２基板３側の誘電体層４上にＭｇＯ層５が形成されているが、このＭｇＯ層５は形成されていなくても良い。

図２は、この発明の実施形態における平面放電ランプの第２実施例を示す断面図である。
この図２において、第１実施例の場合と同様に互いに対向される第１基板１と第２基板３の間の密閉された放電空間Ｓ内には、この放電空間Ｓを所要の間隔毎に区画する隔壁１１が形成されている。

そして、第１基板１の内面の隔壁１１間の部分に、第１実施例の場合と同様の紫外域発光材料が混合された蛍光材料によって、紫外域発光材料が表面に露出した状態で、第１蛍光体層１２が形成されている。

第２基板３の内面の隔壁１１間の部分には、第１実施例の場合と同様の電子放出材料が混合された蛍光材料によって、電子放出材料が表面に露出した状態で、第２蛍光体層１６が形成されている。

第２基板３の外面の隔壁１１間の部分の放電空間Ｓに対向する位置に、それぞれ、互いに所要の間隔を空けて平行に延びる帯状の放電電極Ｘ２とＹ２によって構成される放電電極対（Ｘ２，Ｙ２）が、放電電極Ｘ２，Ｙ２が延びる方向と直交する方向に並設されている（図２には一対の放電電極対（Ｘ２，Ｙ２）のみ記載されている）。
放電空間Ｓ内には、キセノンガスを含む放電ガスが封入されている。

この実施例の平面放電ランプも、第１実施例の場合と同様に、平面光源として多様な使用用途が可能であるが、特に、液晶ディスプレイのバックライトとして使用される。

この平面放電ランプは、第２基板３の外面に形成された各行電極対（Ｘ２，Ｙ２）の放電電極Ｘ２とＹ２に交互に電圧が印加されることによって、放電空間Ｓの隔壁１１によって区画された領域内において放電（面放電）が発生される。

この放電によって放電空間Ｓ内に封入されている放電ガスに含まれているキセノンガスから真空紫外線が発生し、この真空紫外線によって第１蛍光体層１２および第２蛍光体層１６の蛍光材料が励起されて可視光が発生され、この第１蛍光体層１２と第２蛍光体層１６からの可視光が第１基板１と第２基板３を透過して、この第１基板１と第２基板３の表面からそれぞれ出射されることにより、平面光源が形成される。

この平面放電ランプも、第１実施例の場合と同様に、放電電極が形成されていない第１基板１の内面側に形成された第１蛍光体層１２に、紫外域発光材料が混合されていて、この紫外域発光材料が放電空間Ｓ内で発生される放電によって紫外線を発生させ、この紫外線が第１蛍光体層１２と第２蛍光体層１６をさらに励起して可視光を発生させるので、発光効率が向上される。

そして、この紫外域発光材料として、真空紫外線中のＸｅ分子線よりも波長の長い、例えば、波長域２００〜３００ｎｍ内にピークを有する紫外線発光特性（特に、２３５ｎｍの紫外線発光特性）を有する紫外域発光材料が使用されることによって、第１蛍光体層１２から発生する紫外線が第２蛍光体層１６の内部まで到達し、これによって、発光効率がさらに向上される。

さらに、この平面放電ランプは、放電電極対（Ｘ２，Ｙ２）が形成される第２基板３に形成された第２蛍光体層１６に、電子放出材料、特に、キセノンガスに対して高い二次電子放出係数を有する高γ材料が混合されていることによって、放電電極Ｘ２，Ｙ２に電圧が印加された際に、第２蛍光体層１６から放電空間Ｓ内に二次電子が放出され、放電ガス中の原子がこの二次電子と衝突してイオン化されることにより、放電電極Ｘ２，Ｙ２間で発生される放電の放電電圧が大幅に低減される。

これによって、平面放電ランプの発光効率を向上させるために放電ガス中のキセノンガスの分圧を大きくする際にも、このキセノン分圧の上昇に伴って放電電圧が上昇するのを防止することが出来る。

なお、上記の実施例においては、第１蛍光体層１２が、蛍光材料と紫外域発光材料との混合層として形成されているが、この第１蛍光体層を、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と紫外域発光材料によって形成された紫外域発光材料層との積層構造にしても良く、好ましくは、紫外域発光材料層が放電空間Ｓに面する側に位置される。

また、上記の実施例においては、第２蛍光体層１６が、蛍光材料と電子放出材料との混合層として形成されているが、この第２蛍光体層を、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と電子放出材料によって形成された電子放出材料層との積層構造にしても良く、好ましくは、電子放出材料層が放電空間Ｓに面する側に位置される。

また、第２蛍光体層１６における電子放出材料の蛍光材料に対する混合比率を調整することによって放電電圧の低下率を任意に設定することが出来るが、最も放電電圧を低下させるためには、第１実施例の場合と同様に、第２蛍光体層１６の放電電極Ｘ２，Ｙ２に対向する部分に電子放出材料のみが配置されるようにすれば良い。

図３は、この発明の実施形態における平面放電ランプの第３実施例を示す断面図である。
この図３において、透明な第１基板１の内面上に、第１放電電極Ｘ３が形成されている。

この第１基板１の内面上には、さらに、第１誘電体層２４Ａが形成されて、この第１誘電体層２４Ａによって第１放電電極Ｘ３が被覆されている。
この第１誘電体層２４Ａを形成する誘電材料としては、粒径が４０ｎｍ以下のシリカ粒子（ナノシリカまたはナノポーラスシリカ）や粒径が４０ｎｍ以下のアルミナ粒子（ナノアルミナまたはナノポーラスアルミナ）等の低誘電材料（低ε材料）が使用される。

この第１誘電体層２４Ａ上には、第１ＭｇＯ層２５Ａが形成されて、この第１ＭｇＯ層２５Ａによって第１誘電体層２４Ａの表面が被覆されている。
この第１ＭｇＯ層２５Ａ上には、電子放出材料が混合された蛍光材料によって第１蛍光体層２２が形成されている。

そして、この第１蛍光体層２２は、電子放出材料が第１蛍光体層２２の表面に露出した状態で形成されている。
この第１蛍光体層２２に含有される紫外域発光材料としては、酸化マグネシウム単結晶体やダイヤモンド粉末などの電子線によって励起されることにより波長域２００〜３００ｎｍ内にピークを有する紫外線発光を行う特性を有する材料が使用される。

この第１基板１に放電空間Ｓを介して平行に対向される透明な第２基板３の内面上に、第２放電電極Ｙ３が形成されている。
第２基板３の内面上には、さらに、第１誘電体層２４Ａと同様の誘電材料によって第２誘電体層２４Ｂが形成されて、この第２誘電体層２４Ｂによって第２放電電極Ｙ３が被覆されている。

この第２誘電体層２４Ｂ上には、第２ＭｇＯ層２５Ｂが形成されて、この第２ＭｇＯ層２５Ｂによって第２誘電体層２４Ｂの表面が被覆されている。
この第２ＭｇＯ層２５Ｂ上には、電子放出材料が混合された蛍光材料によって第２蛍光体層２６が積層して形成されている。

この電子放出材料としては、水素添加された酸化マグネシウム単結晶体や、結晶格子中の一部の負イオンが電子によって置換された１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃など電子化化合物，ダイヤモンド粉末，水素添加されたダイヤモンド粉末などの、後述するキセノンガスに対して高い二次電子放出係数を有する材料（高γ材料）が使用される。
そして、この第２蛍光体層２６は、この電子放出材料が第２蛍光体層２６の表面に露出した状態で形成されている。

上記平面放電ランプは、平面光源として多様な使用用途が可能であるが、特に、液晶ディスプレイのバックライトとして使用される。
この平面放電ランプは、第１放電電極Ｘ３と第２放電電極Ｙ３に交互に電圧が印加されることによって、互いに対向する第１放電電極Ｘ３と第２放電電極Ｙ３間で放電空間Ｓ内においてそれぞれ放電（対向放電）が発生される。

この放電によって放電空間Ｓ内に封入されている放電ガスに含まれているキセノンガスから真空紫外線が発生し、この真空紫外線によって第１蛍光体層２２および第２蛍光体層２６の蛍光材料が励起されて可視光が発生され、この第１蛍光体層２２と第２蛍光体層２６からの可視光が第１基板１と第２基板３を透過して、この第１基板１と第２基板３の表面からそれぞれ出射されることにより、平面光源が形成される。

この平面放電ランプは、第１基板１の内面側に形成された第１蛍光体層２２に紫外域発光材料が混合されていて、この紫外域発光材料が放電空間Ｓ内で発生される放電によって紫外線を発生させ、この紫外線が第１蛍光体層２２と第２蛍光体層２６をさらに励起して可視光を発生させるので、発光効率が向上される。

そして、この紫外域発光材料として、真空紫外線中のＸｅ分子線よりも波長の長い、例えば、波長域２００〜３００ｎｍ内にピークを有する紫外線発光特性（特に、２３５ｎｍの紫外線発光特性）を有する紫外域発光材料が使用されることによって、第１蛍光体層２２から発生する紫外線が第２蛍光体層２６の内部まで到達し、これによって、発光効率がさらに向上される。

さらに、この平面放電ランプは、第２蛍光体層２６に、電子放出材料、特に、キセノンガスに対して高い二次電子放出係数を有する高γ材料が混合されていることによって、第１放電電極Ｘ３と第２放電電極Ｙ３に電圧が印加された際に、第２蛍光体層２６から放電空間Ｓ内に二次電子が放出され、放電ガス中の原子がこの二次電子と衝突してイオン化されることにより、第１放電電極Ｘ３と第２放電電極Ｙ３間で発生される放電の放電電圧が大幅に低減される。

さらに、この平面放電ランプは、第１放電電極Ｘ３と第２放電電極Ｙ３をそれぞれ被覆する第１誘電体層２４Ａおよび第２誘電体層２４Ｂが低誘電材料（低ε材料）によって形成されていることにより、第１誘電体層２４Ａと第２誘電体層２４Ｂ間で放電が発生される際の放電電流密度を制限することが可能となり、これによっても、発光効率の向上が図られる。

なお、上記の実施例においては、第１蛍光体層２２が、蛍光材料と紫外域発光材料との混合層として形成されているが、この第１蛍光体層を、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と紫外域発光材料によって形成された紫外域発光材料層との積層構造にしても良く、好ましくは、紫外域発光材料層が放電空間Ｓに面する側に位置される。

また、上記の実施例においては、第２蛍光体層２６が、蛍光材料と電子放出材料との混合層として形成されているが、この第２蛍光体層を、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と電子放出材料によって形成された電子放出材料層との積層構造にしても良く、好ましくは、電子放出材料層が放電空間Ｓに面する側に位置される。

また、第２蛍光体層２６における電子放出材料の蛍光材料に対する混合比率を調整することによって放電電圧の低下率を任意に設定することが出来るが、最も放電電圧を低下させるためには、第２放電電極Ｙ３上には、電子放出材料のみが配置されるようにすれば良い。

このように、第２放電電極Ｙ３上に電子放出材料のみが配置されるようにするには、ノズルコータ（ディスペンサ）やスクリーン印刷法等を用いて第２蛍光体層の形成が行われるようにするのが好ましいが、その他の場合には、第２蛍光体層は、例えばスプレーガン等を使用した吹き付け法によって形成される。

なお、上記実施例においては、第１誘電体層２４Ａと第２誘電体層２４Ｂ上にそれぞれ第１ＭｇＯ層２５Ａと第２ＭｇＯ層２５Ｂが形成されているが、この第１ＭｇＯ層２５Ａと第２ＭｇＯ層２５の一方または双方とも形成されていなくても良い。

図４は、この発明の実施形態における平面放電ランプの第４実施例を示す断面図である。
この図４において、透明な第１基板１の外面上に、互いに所要の間隔を空けて平行に延びる帯状の放電電極Ｘ４とＹ４によって構成される複数の第１放電電極対（Ｘ４，Ｙ４）が、放電電極Ｘ４，Ｙ４が延びる方向と直交する方向に並設されている（図４には第１放電電極対（Ｘ４，Ｙ４）が一対のみ記載されている）。

この第１基板１の内面には、各放電電極Ｘ４，Ｙ４に対向する位置に、それぞれ、電子放出材料によって、放電電極Ｘ４，Ｙ４と平行に延びるロッド状の第１電子放出層３１Ａが形成されている。

この電子放出材料としては、水素添加された酸化マグネシウム単結晶体や、結晶格子中の一部の負イオンが電子によって置換された１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃など電子化化合物，ダイヤモンド粉末，水素添加されたダイヤモンド粉末などの、後述するキセノンガスに対して高い二次電子放出係数を有する材料（高γ材料）が使用される。

さらに、この第１基板１の内面には、隣接する第１電子放出層３１Ａ間の各第１放電電極対（Ｘ４，Ｙ４）の放電電極Ｘ４とＹ４の間の部分（放電ギャップ）に対向する部分に、紫外域発光材料が混合された蛍光材料によって第１蛍光体層３２Ａが形成されている。
そして、この第１蛍光体層３２Ａは、この紫外域発光材料が第１蛍光体層３２Ａの表面に露出した状態で形成されている。

この第１蛍光体層３２Ａに含有される紫外域発光材料としては、酸化マグネシウム単結晶体やダイヤモンド粉末などの電子線によって励起されることにより波長域２００〜３００ｎｍ内にピークを有する紫外線発光を行う特性を有する材料が使用される。

この第１基板１に放電空間Ｓを介して平行に対向される透明な第２基板３側も、第１基板１側と同様の構成を有しており、第２基板３の外面上に、互いに所要の間隔を空けて平行に延びる帯状の放電電極Ｘ５とＹ５によって構成される複数の第２放電電極対（Ｘ５，Ｙ５）が、放電電極Ｘ５，Ｙ５が延びる方向と直交する方向に並設されている（図４には第２放電電極対（Ｘ５，Ｙ５）が一対のみ記載されている）。

そして、この第２放電電極対（Ｘ５，Ｙ５）の各放電電極Ｘ５とＹ５は、それぞれ、第１放電電極対（Ｘ４，Ｙ４）の互いに対応する放電電極Ｘ４，Ｙ４と対向する位置に配置されている。

この第２基板３の内面には、各放電電極Ｘ５，Ｙ５に対向する位置（すなわち、第１電子放出層３１Ａに対向する位置）に、それぞれ、第１電子放出層３１Ａと同様の電子放出材料によって、放電電極Ｘ５，Ｙ５と平行に延びるロッド状の第２電子放出層３１Ｂが形成されている。

さらに、この第２基板３の内面には、隣接する第２電子放出層３１Ｂ間の各第２放電電極対（Ｘ５，Ｙ５）の放電電極Ｘ５とＹ５の間の部分（放電ギャップ）に対向する部分に、第１蛍光体層３２Ａと同様の紫外域発光材料が混合された蛍光材料によって第２蛍光体層３２Ｂが形成されている。
そして、この第２蛍光体層３２Ｂは、この紫外域発光材料が第２蛍光体層３２Ｂの表面に露出した状態で形成されている。

上記平面放電ランプは、平面光源として多様な使用用途が可能であるが、特に、液晶ディスプレイのバックライトとして使用される。
この平面放電ランプは、第１放電電極対（Ｘ４，Ｙ４）と第２放電電極対（Ｘ５，Ｙ５）の放電電極Ｘ４とＹ４、および、放電電極Ｘ５とＹ５に、それぞれ交互に電圧が印加されることによって、放電空間Ｓ内において第１基板１側と第２基板３側の双方で放電（面放電）が発生される。

この放電によって放電空間Ｓ内に封入されている放電ガスに含まれているキセノンガスから真空紫外線が発生し、この真空紫外線によって第１蛍光体層３２Ａおよび第２蛍光体層３２Ｂの蛍光材料が励起されて可視光が発生され、この第１蛍光体層３２Ａと第２蛍光体層３２Ｂからの可視光が第１基板１と第２基板３を透過して、この第１基板１と第２基板３の表面からそれぞれ出射されることにより、平面光源が形成される。

この平面放電ランプは、第１蛍光体層３２Ａと第２蛍光体層３２Ｂに紫外域発光材料が混合されていて、この紫外域発光材料が放電空間Ｓ内で発生される放電によって紫外線を発生させ、この紫外線が第１蛍光体層３２Ａと第２蛍光体層３２Ｂをさらに励起して可視光を発生させるので、発光効率が向上される。

そして、この紫外域発光材料として、真空紫外線中のＸｅ分子線よりも波長の長い、例えば、波長域２００〜３００ｎｍ内にピークを有する紫外線発光特性（特に、２３５ｎｍの紫外線発光特性）を有する紫外域発光材料が使用されることによって、第１蛍光体層３２Ａおよび第２蛍光体層３２Ｂから発生する紫外線が、互いに第１蛍光体層３２Ａと第２蛍光体層３２Ｂの内部まで到達し、これによって、発光効率がさらに向上される。

さらに、この平面放電ランプは、第１基板１の内面のそれぞれ放電電極Ｘ４，Ｙ４に対向する位置に第１電子放出層３１Ａが形成され、第２基板３の内面のそれぞれ放電電極Ｘ５，Ｙ５に対向する位置に第２電子放出層３１Ｂが形成されていることによって、放電電極Ｘ４，Ｙ４，Ｘ５，Ｙ５に電圧が印加された際に、第１電子放出層３１Ａおよび第２電子放出層３１Ｂから放電空間Ｓ内に二次電子が放出され、放電ガス中の原子がこの二次電子と衝突してイオン化されることにより、第１放電電極対（Ｘ４，Ｙ４）の放電電極Ｘ４，Ｙ４間および第２放電電極対（Ｘ５，Ｙ５）の放電電極Ｘ５，Ｙ５間で発生される放電の放電電圧が大幅に低減される。

なお、上記の実施例においては、第１蛍光体層３２Ａと第２蛍光体層３２Ｂがそれぞれ蛍光材料と紫外域発光材料との混合層として形成されているが、この第１蛍光体層と第２蛍光体層を、それぞれ、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と紫外域発光材料によって形成された紫外域発光材料層との積層構造にしても良く、好ましくは、紫外域発光材料層が放電空間Ｓに面する側に位置される。

上記各実施例の平面放電ランプは、第１基板と第２基板が放電空間を介して互いに対向され、この放電空間に面する位置に蛍光体層が形成され、密閉された放電空間内にキセノンガスを含む放電ガスが封入されていて、この放電空間で放電電極対によって発生される放電により蛍光体層が発光する平面放電ランプにおいて、前記蛍光体層が第１基板の内面側の放電空間に面する位置と第２基板の内面側の放電空間に面する位置にそれぞれ形成され、この第１基板の内面側と第２基板の内面側に形成された蛍光体層のうちの少なくとも一方の蛍光体層が、蛍光材料と紫外域発光材料によって形成され、前記第１基板と第２基板の間の放電空間に面する位置に、放電によって二次電子を放電空間内に放出する電子放出材料が配置されている平面放電ランプを、その上位概念の実施形態としている。

この実施形態による平面放電ランプは、各放電電極対の電極に交互に電圧が印加されることによって、放電空間内において放電が発生され、この放電によって放電空間内に封入されている放電ガスに含まれているキセノンガスから真空紫外線が発生し、この真空紫外線によって第１基板と第２基板のそれぞれの内面側に配置された蛍光体層を形成する蛍光材料が励起されて可視光が発生され、この可視光が第１基板，第２基板を透過して基板表面からそれぞれ出射されることにより、平面光源を形成する。

このとき、第１基板と第２基板の内面側に形成された蛍光体層のうち少なくとも一方の蛍光体層に含まれている紫外域発光材料が放電空間内で発生される放電によって紫外線を発生させ、この紫外線が各蛍光体層をさらに励起して可視光を発生させるので、平面放電ランプの発光効率が向上される。

さらに、この平面放電ランプは、第１基板と第２基板の間の放電空間に面する位置に、放電によって二次電子を放電空間内に放出する電子放出材料が配置されていることによって、放電電極対に電圧が印加された際に、電子放出材料から放電空間内に二次電子が放出され、放電ガス中の原子がこの二次電子と衝突してイオン化されることにより、放電電極対の電極間で発生される放電の放電電圧が大幅に低減される。

これによって、平面放電ランプの発光効率を向上させるために放電ガス中のキセノンガスの分圧を大きくする際にも、このキセノン分圧の上昇に伴って放電電圧が上昇するのが防止される。

そして、この実施形態における平面放電ランプは、液晶表示装置の十分な放電電圧の低減効果と発光効率の改善効果を備えたバックライトとして使用することが出来る。

この発明による平面放電ランプの第１実施例を示す断面図である。この発明による平面放電ランプの第２実施例を示す断面図である。この発明による平面放電ランプの第３実施例を示す断面図である。この発明による平面放電ランプの第４実施例を示す断面図である。

符号の説明

１ …第１基板
２，１２，２２，３２Ａ …第１蛍光体層（蛍光体層）
３ …第２基板
４ …誘電体層
５ …ＭｇＯ層
６，１６，２６ …第２蛍光体層（蛍光体層）
３１Ａ …第１電子放出層
３１Ｂ …第２電子放出層
３２Ｂ …第２蛍光体層（蛍光体層）
Ｓ …放電空間
Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２，Ｘ３，Ｙ３，Ｘ４，Ｙ４，Ｘ５，Ｙ５
…放電電極（電極）

Claims

第１基板と第２基板が放電空間を介して互いに対向され、この放電空間に面する位置に蛍光体層が形成され、密閉された放電空間内にキセノンガスを含む放電ガスが封入されていて、この放電空間で放電電極対によって発生される放電により蛍光体層が発光する平面放電ランプにおいて、
前記蛍光体層が第１基板の内面側の放電空間に面する位置と第２基板の内面側の放電空間に面する位置にそれぞれ形成され、
この第１基板の内面側と第２基板の内面側に形成された蛍光体層のうちの少なくとも一方の蛍光体層が、蛍光材料と紫外域発光材料によって形成され、
前記第１基板と第２基板の間の放電空間に面する位置に、電子放出材料が配置されていることを特徴とする平面放電ランプ。
前記紫外域発光材料が、電子線によって励起されることにより波長域２００〜３００ｎｍ内にピークを有する紫外線発光を行う特性を有している請求項１に記載の平面放電ランプ。
前記紫外域発光材料が、酸化マグネシウム単結晶体とダイヤモンド粉末のうちの少なくとも一つを含んでいる請求項２に記載の平面放電ランプ。
前記電子放出材料が、水素添加された酸化マグネシウム単結晶体，結晶格子中の一部の負イオンが電子によって置換された電子化化合物，ダイヤモンド粉末，水素添加されたダイヤモンド粉末のうちの少なくとも一つを含んでいる請求項１記載の平面放電ランプ。
前記蛍光材料と紫外域発光材料によって形成される蛍光体層が、蛍光材料と紫外域発光材料の混合層である請求項１に記載の平面放電ランプ。
前記紫外域発光材料が、少なくとも一部が放電空間に露出された状態で蛍光材料に混合されている請求項５に記載の平面放電ランプ。
前記蛍光材料と紫外域発光材料によって形成される蛍光体層が、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と紫外域発光材料によって形成された紫外域発光材料層との積層構造を有している請求項１に記載の平面放電ランプ。
前記紫外域発光材料層が放電空間に面する位置に配置されている請求項７に記載の平面放電ランプ。
前記第２基板側に放電電極対が形成され、第１基板の内面側に形成された第１蛍光体層が蛍光材料と紫外域発光材料によって形成され、第２基板の内面側に形成された第２蛍光体層が蛍光材料と電子放出材料によって形成されている請求項１に記載の平面放電ランプ。
前記第２蛍光体層が、蛍光材料と電子放出材料の混合層である請求項９に記載の平面放電ランプ。
前記電子放出材料が、少なくとも一部が放電空間に露出された状態で蛍光材料に混合されている請求項１０に記載の平面放電ランプ。
前記第２蛍光体層が、蛍光材料によって形成された蛍光材料層と電子放出材料によって形成された電子放出材料層との積層構造を有している請求項９に記載の平面放電ランプ。
前記電子放出材料層が放電空間に面する位置に配置されている請求項１２に記載の平面放電ランプ。
前記放電電極対が第２基板の内面側に配置され、この放電電極対が第２基板の内面上に形成された誘電体層によって被覆されている請求項９に記載の平面放電ランプ。
前記誘電体層が、粒径４０ｎｍ以下のシリカ粒子と粒径４０ｎｍ以下のアルミナ粒子のうちの少なくとも一つを含んでいる請求項１４に記載の平面放電ランプ。
前記放電電極対が第２基板の外面側に配置されている請求項９に記載の平面放電ランプ。
前記放電電極対を構成する一方の電極が第１基板の内面側に配置され、他方の電極が第２基板の内面側の一方の電極に対向する位置にそれぞれ配置され、第１基板の内面側に形成された第１蛍光体層が蛍光材料と紫外域発光材料によって形成され、第２基板の内面側に形成された第２蛍光体層が蛍光材料と電子放出材料によって形成されている請求項１に記載の平面放電ランプ。
前記第１基板の内面側に配置された放電電極対の一方の電極がこの第１基板の内面上に形成された誘電体層によって被覆され、第２基板の内面側に配置された放電電極対の他方の電極が、この第２基板の内面上に形成された誘電体層によって被覆されている請求項１７に記載の平面放電ランプ。
前記第１基板と第２基板の内面上に形成されたそれぞれの誘電体層が、粒径４０ｎｍ以下のシリカ粒子と粒径４０ｎｍ以下のアルミナ粒子のうちの少なくとも一つを含んでいる請求項１８に記載の平面放電ランプ。
前記放電電極対が第１基板と第２基板のそれぞれの外面側に配置され、この第１基板と第２基板の内面側のそれぞれ放電電極対を構成する電極に対向する位置に電子放出材料を含む電子放出材料層が形成され、第１基板と第２基板の内面側の隣接する電子放出材料層の間の部分に、それぞれ、蛍光材料と紫外域発光材料によって蛍光体層が形成されている請求項１に記載の平面放電ランプ。
請求項１ないし２０のいずれかに記載の平面放電ランプをバックライト光源として備えていることを特徴とする液晶表示装置。