JP3490461B2 - フラット形投射器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は請求項１の上位概念によるフラット形投射器
に関する。“フラット形投射器”とは、ここでは光を放
射する面状の幾何学的形状を有する投射器を意味する、
換言すれば、可視の電磁放射又は紫外（UV）及び真空紫
外（VUV）放射を発する面状の幾何学的形状を有する投
射器を意味する。

その種の放射源は、発射、エミッションされる放射の
スペクトルに応じて、全般及び補助照明に適する、例え
ば、指示、例えばLCD's（Liquid Crystal Displays）
の背景照明とか住居及び事務所照明、交通及び信号照明
UV照射、例えば殺菌又は光分解等に適する。

ここで対象となるのは、誘電的に分離絶縁された放電
を用いて作動されるフラット形投射器である。

当該の形式の投射器では１つの極性の電極又はすべて
の電極、即ち、両極性の電極が誘電層を用いて放電から
分離される（一方の側ないし両側で誘電的に分離絶縁さ
れる放電の例;WO94/23442 ないし EP0363832参照のこ
と）。その種の電極は以下両略的に“誘電性電極”と称
される。

誘電層は、放電容器の壁自体により形成され、ここで
電極は、放電容器外に例えば、外部壁上に配される。外
部電極を用いた上記構成手法の利点は、気密の給電リー
ドが放電容器の壁を通るようにしなくてもよいことであ
る。勿論、誘電層の厚さ−これは就中放電の点弧電圧及
び作動電圧に影響を与える重要なパラメーターである−
は、実質的に放電容器への要求、殊にそれの機械的強度
と共に増大するので、就中次のような欠点が生じる。第
１に、フラット形投射器の作動のため設けられる電圧給
電を一層高い所要の電圧に設計しなければならない。こ
のことは概して余分のコスト及び一層大きな外部寸法を
伴う。さらに接触保護のための一層高度の安全予防保護
手段が必要である。

他方では、誘電層を、放電容器内に配された少なくと
も１つの電極の部分的被覆又は層の形態で実現し得る。
このことの利点とするところは、誘電層の厚さを、放電
特性に最適化し得ることである。勿論、内部電極は、気
密の給電リードを要する。それにより、付加的作製ステ
ップが必要であり、このことにより概して作製が高価な
ものになる。

通常、異なる極性の細長い電極（アノード及びカソー
ド）は交互に相並んで配置され、それにより、面状の放
電コンフィギュレーションを実現できる。同様に、アノ
ード及びカソードを放電容器の内壁の異なる側に配置し
得、例えば、ここで、それぞれ１つのアノード及びカソ
ードが相対向する。さらに、電極は、１つの電圧源の両
極に対を成して接続されている。誘電性電極を以ての投
射器の作動のための特に有効な手法がWO94/23442に記載
されている。

技術水準 DE−OS19526211から公知のフラット形投射器は、ポーズ
小休止により分離される有効電力パルスのシーケンスを
用いて、−換言すれば、WO94/23442の作動方法に相応し
て−作動される。実施例では就中ストリップ状の電極が
放電容器の外壁上に配されている。

EP0363862ではストリップ状電極を有するUV高出力投
射器が開示され、前記ストリップ状電極は、就中放電容
器の内壁上に配されている。内部電極を電圧源と接続す
るための給電リードについては何等示唆がなされていな
い。

通常放電ランプ及び投射器の内部電極は、ワイヤ状又
は箔状の給電リードと接続されている。１つのブッシン
グ、導入部は、放電容器の内部における給電リードを外
部の給電リードと接続し、前記の外部の給電リードは、
給電源との接続に用いられる。気密性を確保するための
封入導入部は、放電容器の材料により密に囲繞されねば
ならない。他方では、封入導入部の材料、通常は金属又
は金属合金及び放電容器、例えばガラス又はセラミック
は、部分的に著しく異なる熱膨張率を有する。過度に高
い機械的応力、従って応力破断及び裂断を封入導入部領
域にて回避するため、封入導入部は、就中、著しく細い
ワイヤを用いて実現される。前記の技術は、わずかな電
流強度ないしランプ出力に限定される。それというの
は、薄いワイヤでは通常ヒューズと類似して焼き切れる
こととなるからである。公知のように、封入導入部のシ
ール領域にて薄い薄板シート、例えばほぼ10〜20μｍ厚
のモリブデンシートを使用することにより、前記の欠点
が取り除かれる。

前記の技術は、数多くの個別部品及び操作処理−及び
作製ステップに基づき、著しく多くのストリップ状電極
を有するフラット形投射器の自動化作製には殆ど適しな
い。

発明の説明 本発明の課題とするところは、請求項１の上位概念に
よるストリップ状内部電極を有するフラット形投射器で
あって、給電リードを有し、ここでフラット形投射器は
−電極の大きさ、ひいては数に殆ど無関係に−比較的わ
ずかな作製ステップで、従って低いコストで作製できる
当該のフラット形投射器を提供することにある。

前記の課題は請求項１の特徴的事項を成す構成要件に
より解決される。特に有利な実施形態は、サブクレーム
に記載されている。

概念“ストリップ状電極”又は簡略的に“電極ストリ
ップ”とはここでは、そして、これ以降、電極として作
用し得る、その長さに比して著しく細い細長い構造体を
表す。ここで当該の構造体のエッジ縁は必ずしも相互に
並行に配されていなくてもよい。殊に、サブ構造も、ス
トリップの長手側に沿って囲繞されているべきである。

本発明は、ストリップ状内部電極自体を、付加的に外
部給電リードを含めて封入導入部としても形成すること
を提案する。

この目的のため放電容器は底板とカバー板とから構成
され、それらは、ろう、例えばガラス半田、ろうを用い
て、−場合により、そして、必ずしもそうしなくてもよ
いが、付加的なフレームを介して−相互に接続される。

両板のうちの少なくとも１つが例えばウエル状に形成
されている場合フレームを省き得、ここで底板及びカバ
ー板により放電空間が囲繞される。

ストリップ状電極ないし、ストリップはそれぞれ１つ
の端部を通ってろうにより気密に外方に向かって引き出
されている。当該のストリップ自体は、気密に直接底板
及び／又はカバー板上に被着されている−電気的導体板
における導体路と類似して−例えば蒸着、引き続いての
焼き付けを以てのスクリーン印刷又は類似の技術により
被着されている。封入導入部及び他の構成素子のシール
をろうが引き受ける。

そのようにして、内部電極、封入導入部及び外部給電
リードは、ほぼ同時に１つの共通の作製ステップにてそ
れぞれ単一のカソード及びアノード側の層状の導体路構
造の機能上異なる部分領域として作製される。従来技術
と異なって操作処理扱い−及び作製ステップの数がそれ
により低減される。本発明のさらなる利点とするところ
は、ほぼ任意の大きさのフラット形投射器の低コストで
の作製を可能にすることである。それというのは前記の
作製ステップを実際上投射器の大きさに無関係に常に同
時に実現できるからである。

放電容器外でストリップ電極は第１の簡単な実施形態
では封入導入部領域の後で、ストリップ電極の数に相応
する数の、外部給電リードのところで終端し得る。要す
るに各ストリップ電極は、それ自体で考察すると導体路
に類似の構造として構成され、導体路に類似の構造は、
それぞれ３つの機能上異なる部分領域を有する：内部電
極領域、封入導入部領域及び外部給電リード領域。

前記実施形態は、下記のことを考慮する、即ち１つの
電圧源の２つの極への接続のため同じ極性の給電リード
の相互接続を、フラット形投射器と電圧源との間に挿入
接続された適当な接続装置内でも、例えば特別に適合さ
れたプラグ、ケーブル組合せ体内で行い得ることを考慮
する。

第２実施形態では、同じ極性のストリップ電極は、各
１つのバス状の外部給電リードに移行する。作動中、そ
れらの２つの外部給電リードは１つの電圧源の各１つの
極に接続される。第１実施形態に比しての利点とすると
ころは、固有の適合されたプラグ−ケーブル組合せ体を
省き得ることである。

種々の熱膨張率による機械的応力をわずかにするた
め、及び連続動作中電流密度及び気密性を確保するため
ガラスろう及びフレーム並びに底板及びカバー板に対す
る材料が相互に適合されている。更に、導体路（電極、
封入導入部、給電リード）の厚さを次のような薄さに選
定する、即ち、一方では熱応力がわずかに保たれ他方で
は作動中必要な電流強度が実現され得るような薄さに選
定する。

ここで、その種フラット形投射器に求められる高い光
度が結局高い電流強度を必要とする限り、導体路の十分
高い電流耐量に特別な重要性がある。殊に、液晶指示
（LCD）の背景照明のフラット蛍光灯の場合典型的には
６％のその種の指示体のわずかな透明性に基づき、特に
高い光度が絶対的に必要である。更にその問題性が尖鋭
化するのは放電の特定的なパルス化作動法の場合であ
る、それというのは、反復される有効電力入力結合の比
較的短い持続時間の期間中特に高い電流が導体路を流れ
るからである。そのようにしてのみ十分高い平均的有効
電力を入力結合し、それにより、時間平均で所望の光度
を達成することが可能である。

前述の高い電流耐量を保持するため、比較的厚い導体
路が使用される。即ち、過度に僅かな導体路厚さは、導
体路の局所的加熱に基づく亀裂発生の危険性を蔵するか
らである。導体路の横断面がわずかであればある程導体
路電流による導体路の加熱がそれだけ益々高くなる。導
体路の幅には限界がセッティングされる、それというの
も就中、幅の増大と共に、導体路によるフラット形投射
器の発光面のシャドウかげが増大するからである。従っ
て、導体路内への高い電流密度による熱発生に基づく亀
裂形成の問題を解決するには、寧ろ狭幅の、但しその代
わり厚みのある導体路が求められる。基準銀ストリップ
の典型的厚さは、ほぼ５μｍ〜50μｍの範囲であり、特
に有利には、ほぼ６μｍ〜ほぼ15μｍである。

勿論フラット形投射器において使用されるような比較
的拡がりのあるフラットな支持体材料上でのそのような
厚さのある導体路によっては、材料応力による亀裂形成
が予期され、このような亀裂形成は、例えば作製プロセ
ス中の排気の際の曲げ負荷により生じるものである。亀
裂形成の危険増大の根拠は、或１つの層の弾性限度ε
の、それの厚さｄとの関係性ε∝1/√ｄである。従っ
て、層厚が大であればある程、弾性限界はそれだけ益々
わずかとなる。更に、層厚の増大と共に、層内での不連
続性の確率が劇的に増大する。前記の不連続性により層
内での局所的に高められる引張応力が生ぜしめられるそ
れにより、支持体材料からの層の剥離の危険が継起す
る。

驚くべきことには、それでも、そのような厚い導体路
を以てフラット形投射器を気密に作製でき、更に、耐用
寿命が全く数1000時間になり得ることが明らかになって
いる。

恐らくは、底板と、カバー板との間の適当な相互間隔
をおいて所望のように設けられた支持箇所、例えば、ガ
ラス球がそのことに寄与するものであり、それは、強い
シャドウかげを生じさせることなく、フラット形投射器
に十分な曲げ強さを付与するものである。

現在の認識のレベルによれば、就中、両パラメータP1
＝ｄst・ｄp1,P2＝ｄst/dp1は、フラット形投射器の耐
用寿命にとって重要なものであると見なされ、ここで、
ｄstは支持個所相互間ないし仕切画定側壁との間隔を表
し、dE1は、導体路の厚さ、ｄp1は、底板ないしカバー
板の両厚さのうちの小さい方を表す。P1の典型的値は次
の通りである。

パラメータP1＝ｄst・dE1は、50mmμｍ〜680mmμｍで
あり、有利には100mmμｍ〜500mmμｍであり、更に有利
には200mmμｍ〜400mmμｍであり、ここで、dsは支持個
所相互間の間隔、画定すべき側壁との間隔を表し、dE1
は、電極路の厚さを表す。

P2の典型的値は次の通りである。

パラメータP2は８〜20、有利には９〜18、さらに有利
には10〜15,パラメータP1＝ｄst・dE1は、50mmμｍ〜68
0mmμｍであり、有利には100mmμｍ〜500mmμｍであ
り、更に有利には200mmμｍ〜400mmμｍであり、ここ
で、dsは支持個所相互間の間隔、画定すべき側壁との間
隔を表し、dE1は、電極路の厚さを表す。

良好な経験値が得られた例は、10μｍ厚さで印刷され
た銀層を以てほぼ34mmの相互間隔をおいて、ガラス半
田、ろうを用いてはめ込まれたガラス球である。それら
の値からP1＝340mmμm,P2＝13.6が生じる。

更に、前記の新規なフラット形投射器及びパルス電圧
源から成る照射システムに対する保護を請求する。

図面の説明 次に本発明を２つの実施例を用いて説明する。

図1aは、フラット形投射器の第１実施例を部分的に破
断して示す。

図1bは、線Ａ−Ａに沿っての図1aのフラット形投射器
の横断面図である。

図2aは、フラット形投射器の第２実施例を部分的に破
断して示す。

図2bは、フラット形投射器の第2a実施例を部分的に破
断して示す。

図2cは、線Ｂ−Ｂに沿っての図2bのフラット形投射器
の横断面図である。

図1a及び図1bは、フラット形投射器１の平面略図及び
線Ａ−Ａに沿っての断面図である。フラット形投射器１
は、放電容器２と、ストリップ状カソード３と、誘電的
に分離絶縁されたストリップ状アノード４から成る。

放電容器２は、底板５と、カバー板６と、フレーム７
とから成り、それらはすべて１つの矩形底面を有する。
底板５と、カバー板６は、ガラス半出、封じろう８を用
いてフレームに気密に連結されており、ここで、放電容
器２の内部は直方体状に形成されている。ガラスから成
る底板及びカバー板の肉厚は、それぞれ2.5mmである。
フレームは、ほぼ5mmの直径を有するガラス管から作ら
れている。底面とカバー板との間に、支持個所として5m
mの直径を有する精密ガラス球が等間隔で、ほぼ34mmの
相互間隔をおいてガラス封じろうを用いて装着挿入され
ている（分かり易さのため図示せず）。底板５は、カバ
ー板６より大であり、ここで放電容器は、露出されてい
る周縁を有する。

カソード３及びアノード４は、交互に、且つ相互に並
行に、ほぼ6mmの相互間隔をおいて底板５の内壁上に配
置されている。カソード３及びアノード４は、相互に反
対の端部にて延長され、カソード側10ないしアノード側
11の封入導入部として底面５上で両側で外方に向かって
放電容器２の内部空間９外に引き出されている。底板５
の縁上に、封入導入部10;11は、それぞれカソード側12
ないしアノード側13の給電リードに移行している。外部
給電リードは、有利に電気的にパルス電圧源（図示せ
ず）の接続のための外部コンタクトとして、場合により
適当なプラグコネクタ（図示せず）を用いて行われる。

カバー板６の内壁上に発光物質混合物の層16が被着さ
れており、前記発光物質混合物の層16は、放電の主に短
波の放射を可視の白色光に変換する。ここで、使用され
る発光物質は、青色コンポーネントBAM（BaMgAl10O17:E
u2＋）、緑色コンポーネント（LaPO4;〔Tb3＋,Ce3
＋，〕）及び青色コンポーネントYOB（〔Y,Gd〕BO3:Eu3
＋）を有する３帯域波長発光物質である。層厚はぼぼ27
μｍである。有利なバリエーション（図示せず）では、
カバー板の内壁のほかに、付加的に底板の内壁が、電極
及びフレームを含めて発光物質混合物で被覆される。更
になお、底板の内壁上に直接的にTiO2及びAl2O3から成
る各１つの光反射性の層が被着されている。層厚は、ほ
ぼ15μｍ〜７μｍである。発光物質層によりストリップ
状電極が隠されて見えないので、上記バリエーションは
図示されていない。

カバー板６のところを切り開いてあるのは、単に分か
り易くするためだけであり、アノード４及びカソード３
の一部が見える。フラット形投射器２の内部９内ではア
ノード４がガラス層17で安全に被覆されており、（アノ
ード４に沿ってのフラット形投射器１の断面を示す図1b
をも参照のこと）、ガラス層17の厚さは、250μｍであ
る。電極3;4,封入導入部10;11,及び外部給電リード12;1
3は、カソード側及びアノード側の銀から成る相関連す
る層構造８の機能上異なるセクションとして実現されて
おり、それらの層構造の機能上異なるセクションはスク
リーン印刷技術及び引き続いての焼き付けにより共に被
覆されている。層厚は、ほぼ10μｍである。

図2a〜図2cの平面略図にてそして線AAないしBBに沿っ
た断面略図として示すフラット形投射器１′がフラット
形投射器１（図1a,1b）と相違する点は、単に外部給電
リード12;13の構成のみである。各ストリップ状電極3;4
の封入導入部10;11は、先ず底板５の縁上を延ばされて
おり、カソード側12及びアノード側のバス状の導体路に
つづいている。上記導体路12;13は、２つの隣接するセ
クション14:15で終端している。両セクション14;15は、
電圧源（図示せず）との接続のための外部コンタクトと
して用いられる。

図2cには、図2bに比して拡大された、線BBに沿っての
断面図を示し、これにより、様子関係が一層良好に見易
い。

さらなるバリエーション（図示せず）では、ストリッ
プ状カソードがカバー板の内壁上に被着されている。各
ストリップ状カソードには１つのストリップ状アノード
対が配属されており、ここで、横断面で見てその都度カ
ソード及び相応のアノードの仮想の接続は、逆立ちして
いる“V"の形態を有する。ストリップ状カソード及びア
ノードは、発光ランプの同一の側で封入導入部を用いて
外部へ引き出されており、カバー板ないし底板の相応の
縁上でカソード側ないしアノード側の給電リードに移行
する。ストリップ状のアノードも、ストリップ状カソー
ドも完全に誘電層で被われ、誘電層は底板及びカバー板
の全体的内壁に亘って延在し、ここで誘電層は、気密の
接合、連結のための半田、ろうとして用いられる。底板
の誘電層上にはTiO2及びAl2O3から成る光反射性層が被
着されている。最後の層としてそれに引き続いて、同じ
くカバー板の誘電層上にBAM,LAP,YOB−混合物から成る
発光物質層が配される。

本発明は前述の実施例に限定されない。更に、種々の
実際値の合構成要件を組合せることもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローター ヒッチュケ ドイツ連邦共和国 Ｄ―81737 ミュン ヘン テオドア―アルト―シュトラーセ ６ (56)参考文献 特開 平６−176736（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−22805（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−287871（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 65/00 H01J 61/36

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス充填物で充填された少なくとも部分的
   に透明性の閉じられた放電容器（２）を有するフラット
   形投射器であって、 前記放電容器（２）は、非導電性の材料から成り、 前記フラット形投射器は、放電容器（２）の内壁上に配
   置された帯状のストリップ状の電極（3,4）を有し、 少なくともアノード（４）がそれぞれ誘電層（17）で被
   覆されているフラット形投射器において、 放電容器（２）は、少なくとも１つの底板（５）及びカ
   バー板（６）を有し、ここで、底板（５）及びカバー板
   （６）は、ろう（８）を用いて、場合により、底板
   （５）及びカバー板（６）間に設けられた付加的なフレ
   ーム（７）をも介して気密に相互に結合されており、 帯状の内部電極（3,4）は付加的に封入導入部（10,11）
   に移行し、該封入導入部（10,11）は同様に外部リード
   （12,;13）に移行し、ここで電極（3,4）、封入導入部
   （10,11）及び外部リード（12;13）は、導体路に類似の
   構造（3,10,12;4,11,13）のそれぞれ機能上異なる部分
   領域として構成され、 ここで、封入導入部（10,11）は、ろう（８）により気
   密にカバーされて外部へ導かれており、直接それにつづ
   く外部のリード（12,13）は、給電源の接続のため用い
   られるように構成されており、 カソード側及びアノード側の構造はそれぞれ金属層から
   成り、ここで層厚は、５μｍ〜50μｍ、有利には5.5μ
   ｍ〜30μｍ、更に有利には６μｍ〜15μｍであることを
   特徴とする フラット形投射器。
2. 【請求項２】誘電層は、付加的に気密の封入導入部に対
   するろうとして用いられることを特徴とする、 請求項１記載の投射器。
3. 【請求項３】外部の給電リード（12,13）は、放電容器
   の外壁に設けられていることを特徴とする、 請求項１又は２記載の投射器。
4. 【請求項４】層厚は、ほぼ10μｍであることを特徴とす
   る請求項３記載の投射器。
5. 【請求項５】底板とカバー板との間にスペーサが設けら
   れていることを特徴とする、 請求項１から４までのうちいずれか１項記載の投射器。
6. 【請求項６】スペーサはガラス球によって実現されてい
   ることを特徴とする、 請求項５記載の投射器。
7. 【請求項７】パラメータP1＝ｄst・d_{E 1}は、50mmμｍ〜
   680mmμｍであり、有利には100mmμｍ〜500mmμｍであ
   り、更に有利には200mmμｍ〜400mmμｍであり、ここ
   で、dstは支持個所相互間の間隔、画定すべき側壁との
   間隔を表し、d_{E 1}は、電極路の厚さを表すことを特徴と
   する、 請求項５又は６記載の投射器。
8. 【請求項８】パラメータP2＝ｄst/dp1は８〜20、有利に
   は９〜18更に有利には10〜15,ここで、dstは支持個所相
   互間の間隔、画定すべき側壁との間隔を表し、d_{E 1}は、
   底板ないしカバー板の両厚さのうちの小さいほうの厚さ
   を表すことを特徴とする、 請求項５から７までのうちいずれか１項記載の投射器。
9. 【請求項９】ろう（８）の熱膨張率は、底板（５）及び
   カバー板（６）並びに場合によりフレーム（７）の材料
   の熱膨張率に適合されていることを特徴とする、 請求項１記載の投射器。
10. 【請求項１０】放電容器の内壁の少なくとも一部が発光
    材料又は発光材料−混合物から成る層を有することを特
    徴とする、 請求項１記載の投射器。
11. 【請求項１１】放電容器の内壁の一部上に、例えば底板
    の内壁上に、内壁と発光物質層との間に光り反射性層が
    被着されていることを特徴とする、 請求項10記載の投射器。
12. 【請求項１２】外部給電リードが次のように構成されて
    いる、即ち、カソード（３）及びアノード（４）の封入
    導入部（10;11）がカソードないしアノード側のバス状
    導体路（12,14;13,15）に入り込んでいるように構成さ
    れていることを特徴とする、 請求項１から11までのうちのいずれか１項記載の投射
    器。
13. 【請求項１３】２つのバス状の給電リード（12,14;13,1
    5）は放電容器の外壁上に配されていることを特徴とす
    る、 請求項12記載の投射器。