JP3616603B2 - 放電灯及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯及びその製造方法に関し、特に、誘電体バリア放電を利用した平板形の放電灯において、発光の均一化と点灯用電源回路の簡素化に有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の平板形の放電灯は、一般照明の用途のみならず、例えば液晶表示パネルのバックライトや、ファクシミリ装置あるいは複写機などのようなＯＡ機器における原稿読取り部の光源など、さまざまな用途に用いられる。
【０００３】
上述のような、面光源として用いられる平板形の放電灯には、発光が全面にわたって均一であることが求められる。そこで、一般に、放電を生じさせるための一対の電極には共に櫛形構造の電極を用い、一方の電極の櫛の歯と他方の電極の櫛の歯とを、一本おきに同電位になるように互いに相手の櫛の歯の間に入り組ませて、櫛の歯どうしを噛み合わせたかたちになるように、２つの電極を配置している。
【０００４】
従来の櫛形電極を持つ平板形放電灯の一例の平面図及び断面図を示す図３を参照して、板状の絶縁物からなる背面基板１と透明な絶縁性基板からなる前面基板２とが所定の距離を隔てて対面し合っている。上記２枚の基板１，２はそれぞれの縁辺部の額縁状の部分（枠３）で気密に封着されて、平面形状が矩形の密閉空間（放電室４）を形作っている。上述の放電室４内には、例えばキセノンといった、希ガスからなる放電用ガスが封入されている。
【０００５】
上記放電室内４には、第１電極８０Ａ、第２電極８０Ｂの２つの電極が設けられている。これらの電極が、放電室内に誘電体バリア放電を生じさせるための、対になる電極である。どちらの電極も櫛形構造をしていて、放電室４内を矩形の長手方向（紙面左右方向）に走る櫛の背にあたる部分と、これから直角に突び出している例えば各ｎ本ずつの櫛の歯に相当する部分とからなっている。各電極８０Ａ，８０Ｂの上記櫛の背に当る部分はそれぞれ、外部との電気的接続のために放電室４の外部に設けた端子６Ａ，６Ｂに接続している。一方、各電極の櫛の歯に当る部分どうしは互いに入り組んでいて、一本おきに同電位になるように、交互に平行に並んでいる。そして、互いの櫛の歯どうしの間に、２ｎ−１個の放電部位７_１ ，７_２ ，・・・，７_２ｎ−２，７_２ｎ−１を形成している。上述の２つの電極８０Ａ，８０Ｂは共に、背面基板１の内表面上に形成されていて、それぞれの導電体８１を、例えばＳｉＯ_２ のような誘電体層８２で覆った構造になっている。
【０００６】
図３に示す放電灯を点灯させるときは、外部の電源回路９０から上記２つの端子６Ａ，６Ｂの間に、例えば周波数：５０ｋＨｚ、電圧：５ｋＶ_ｐ−ｐ のような高周波の交流高電圧を印加する。この端子６Ａ，６Ｂへの電圧印加により、各放電部位７_１ ，７_２ ，・・・，７_２ｎ−１を挟んで対向する櫛の歯状の導電体８１，８１の間に上記の高周波、交流高電圧が印加されて、それぞれの放電部位で誘電体バリア放電が生じる。
【０００７】
ここで、通常、上述の電源回路９０の出力点にはコンデンサＣが設けられていて、管電流（端子６Ａ，６Ｂを通して流れる放電灯全体の電流）の経路中にコンデンサＣが直列に挿入されるような回路構成になっている。これは、放電現象は負のインピーダンス特性をもっていることから、放電開始後の管電流の正帰還的な増大によって放電灯が自壊するのを防止するためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図３において、いま、電源回路９０から放電灯の端子６Ａ，６Ｂ間に上記の高周波、高電圧が印加されると、放電開始前の管電流が流れていない状態では、電源回路のコンデンサＣにおける電圧降下はないので、各放電部位７_１ ，７_２ ，・・・，７_２ｎ−１の向かい合う電極の間には、どの放電部位にも等しく電源回路９０の出力電圧が加わる。そして、端子６Ａ，６Ｂ間の電圧が放電開始電圧に達すると放電が開始するのであるが、その場合、放電は全ての放電部位で同時に始まるとは限らない。各放電部位７_１ ，７ _２，・・・，７_２ｎ−１の放電開始電圧の値には、例えば電極間距離のばらつきなどにより不可避的にばらつきがあるからである。その結果、各放電部位の間で放電開始のタイミングにばらつきが生じ、最初に放電を開始したどれかの放電部位に放電電流が流れることにより、電源回路の管電流制限用コンデンサＣに電圧降下が生じる。
【０００９】
これにより、放電灯側では、端子６Ａ，６Ｂ間の電圧が低下して、既に放電を始めた部位以外の放電部位では、電極間電圧は放電開始電圧に至らず、放電を起こすことができなくなってしまう。結局、最初に放電を開始した放電部位は電流が集中して明るく点灯するのに対し、放電が開始しなかった他の放電部位は暗いままで、全体として不均一な発光しか得られなくなってしまう。
【００１０】
つまり、従来の放電灯は、電源回路９０にコンデンサＣを設けることで、放電灯の自壊防止という効果を得る一方で、電源回路が複雑になり、しかもその管電流制限用のコンデンサが原因で均一な発光が得られなくなるという副作用も蒙っていることになる。
【００１１】
従って、本発明は、誘電体バリア放電を利用した平板形の放電灯において、電源回路に管電流制限手段を設ける必要をなくして電源回路を簡素化し、しかも、均一な発光状態が得られるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電灯は、中空の密閉空間を形づくる外囲器と、前記密閉空間内に封入した放電用ガスと、前記密閉空間に誘電体バリア放電を生じさせるために密閉空間内に設けた、対をなす第１の電極及び第２の電極と、前記密閉空間内に内蔵させた放電電流制限手段とを備える放電灯である。
【００１３】
そして、上記の放電灯において、前記第１の電極及び第２の電極は櫛形構造で、一方の電極の櫛の歯と他方の電極の櫛の歯とが互いに噛合わせになるように位置し、前記第１の電極は、前記第１の部分と、その第１の部分に対して櫛の歯をなすように並ぶ少なくとも２本以上の第２の部分とを有し、各々の前記第２の部分が櫛の歯の１本ごとに設けた放電電流制限手段を介して前記第１の部分に接続する構造であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明の一実施例に係る平板形放電灯の平面図及び断面図を示す図１を参照して、本実施例に係る放電灯は、対をなす２つの櫛形電極のうち、一方の櫛形電極（この例の場合は、紙面下側の第１電極５Ａ）の構造が、図３に示す従来の平板形放電灯と異なっている。以下に、上述の相違部分を主にして、詳述する。
【００１５】
本実施例に係る放電灯における上記櫛形の第１電極５Ａは、櫛の歯に相当する各部分（以後、放電側部分電極５１と記す）が、矩形状放電室４の長手方向に走る櫛の背に相当する部分（同、電源側部分電極５２）から直接分岐するのではなく、櫛の歯をなす一本一本の導電体５３が、それぞれの付け根のところで、誘電体膜５５を介して電源側部分電極の導電体５４に重なった構造になっている。つまり、第１電極５Ａにおいては、図２（ａ）に示す等価回路のように、放電側部分電極５１と電源側部分電極５２とは、櫛の歯の一本ごとにコンデンサＣ_１ ，Ｃ_２ ，・・・，Ｃ_ｎ を挟んで直列に接続されていて、直流的には絶縁されていることになる。一方、もう１つの櫛形電極である第２電極５Ｂは、従来の放電灯における第２電極８０Ｂ（図３参照）と同じ構造である。
【００１６】
以上のことから、本発明に係る放電灯は、従来の放電灯では電源回路９０（図３参照）の中に設けられていた管電流制限用のコンデンサＣが放電室４内に移され、ｎ個のコンデンサＣ_１ ，Ｃ_２ ，・・・，Ｃ_ｎ に分割され、各放電部位７_１ ，７_２ ，・・・，７_２ｎ−１に一つずつ分配されて、交流的には第１、第２の２つの櫛形電極５Ａ，５Ｂが従来の放電灯におけると同様に対向配置されていることになる。
【００１７】
本実施例に係る放電灯において、外部の電源回路８から２つの端子６Ａ，６Ｂの間に高周波、高電圧を印加すると、どの放電部位もまだ放電を開始せず管電流が流れていない状態では、それぞれの放電部位７_１ ，７_２ ，・・・，７_２ｎ−１に直列に挿入されたコンデンサＣ_１ ，Ｃ_２ ，・・・，Ｃ_ｎ での電圧降下は、発生しない。従って、電源回路８により印加された交流電圧と等しい電圧が、各放電部位の電極間すなわち、第１電極５Ａの放電側部分電極５１と第２電極５Ｂの櫛の歯状の導電体との間に加わる。その高周波、高電圧が放電開始電圧に達すると放電が始まるのであるが、前述したように、各放電部位７_１ ，７_２ ，・・・，７_２ｎ−１の間に放電開始のタイミングのずれがあるので、どれか或る放電部位から放電が始まる。
【００１８】
その場合、本実施例に係る放電灯においては、最初に放電を開始した放電部位の放電電流による電圧降下は、その放電部位の放電側部分電極に直列に挿入されたコンデンサに発生するのみである。電源回路８から出力される電圧全体には影響しない。従って、他のまだ放電を開始していない放電部位に掛かる電圧は低下せず、それら放電を開始していない放電部位は、相変わらず電源回路８の出力電圧をそのまま供給され、充分な放電開始電圧を得ることができる。結局、タイミングのずれこそあれ、全ての放電部位が次々に放電を始め、最終的には全放電部位が放電して、面内ばらつきの小さい均一な発光を得ることができる。
【００１９】
本実施例に係る平面型放電灯は、従来の放電灯とほぼ同じ製造方法によって製造できるが、第１電極５Ａの製造過程が従来と異なっている。コンデンサＣ_１ ，Ｃ_２ ，・・・，Ｃ_ｎ を形成する過程が必要であるからである。すなわち、先ず、絶縁性基板からなる前面基板１上に、第１電極５Ａの電源側部分電極５２となる帯状の導電体５４のパターンを形成する。ついで、上記帯状導電体５４上の、放電側部分電極５１が重なるべき部分に、例えばＳｉＯ_２ などの誘電体膜５５を形成する。次いで、放電側部分電極５１となる櫛の歯状の導電体５３のパターンを形成する。最後に、電源側部分電極の導電体５４と放電側部分電極の導電体５３の両方の表面を、例えばＳｉＯ_２ のような誘電体層８２で覆って、第１電極５Ａを完成する。これら一連の第１電極形成の過程で、導電体５３，５４の形成には、例えばスクリーン印刷法や或いは、スパッタリング法や蒸着法などによる成膜とフォトリソグラフィ技術とによるパターニングなどの、従来公知の方法が利用できる。また、ＳｉＯ_２ からなる誘電体膜５５や誘電体層８２の形成にも、上記の方法が利用できる。いずれも、従来公知の方法であって、本発明の実施に特に困難はない。尚、もう一方の櫛形電極である第２電極５Ｂを構成する導電体は、第１電極形成の際の導電体５４の形成、または導電体５３の形成のときに同時に形成できる。また、第２電極５Ｂの導電体を覆う誘電体層は、第１電極５Ａ上の誘電体層８２を形成するときに同時に形成することができる。
【００２０】
これまで述べた実施例は、第１電極５Ａ、第２電極５Ｂの櫛の歯状の部分を複数本で且つ同数にした例であるが、本発明はこれに限らない。櫛の歯は、第１電極５Ａ，５Ｂともそれぞれ一本ずつであってもよい。この場合は、管電流制限用のコンデンサを外部の電源回路に組み込まず、放電室４の内部に内蔵させることによって、電源回路の構成を簡単にできるという作用効果が得られる。また、第２電極５Ｂの櫛の歯は１本で、第１電極５Ａは、その１本を挟む２本の櫛の歯をもっているようにしてもよい。或いは、その反対でもよい。この場合は、電源回路の簡素化に加えて、発光の均一性の効果も得られる。櫛の歯の数は、求められる発光の均一性などを勘案して決めればよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、誘電体バリア放電を利用した平板形の放電灯において、電源回路に管電流制限手段を設ける必要をなくし、しかも、均一な発光状態が得られるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る平板形放電灯の平面図及び断面図である。
【図２】実施例に係る放電灯の等価回路図である。
【図３】従来の平板形放電灯の一例の平面図である。
【符号の説明】
１ 背面基板
２ 前面基板
３ 枠
４ 放電室
５Ａ 第１電極
５Ｂ 第２電極
６Ａ，６Ｂ 端子
７_１ ，７_２ ，・・・，７_２ｎ−２，７_２ｎ−１ 放電部位
８ 電源回路
５１ 放電側部分電極
５２ 電源側部分電極
５３，５４ 導電体
５５ 誘電体膜
８２ 誘電体層
Ｃ_１ ，Ｃ_２ ，・・・，Ｃ_ｎ コンデンサ

Claims (7)

1. 中空の密閉空間を形づくる外囲器と、前記密閉空間内に封入した放電用ガスと、前記密閉空間に誘電体バリア放電を生じさせるために密閉空間内に設けた、対をなす第１の電極及び第２の電極と、前記密閉空間内に内蔵させた放電電流制限手段とを備える放電灯であって、前記第１の電極を、前記外囲器の外部に設けた外部との電気的接続のための端子に接続する第１の部分と、前記第２の電極との間で誘電体バリア放電を生じる第２の部分とに分け、前記放電電流制限手段を前記第１の電極の第１の部分と第２の部分との間に介在させた構造の放電灯において、
   前記外囲器は厚みの少ない平板状の外形を有し、
   前記第１の電極及び第２の電極はそれぞれ櫛形構造の電極で、一方の電極の櫛の歯と他方の電極の櫛の歯とが互いに噛み合わせになって一本おきに同電位になるように位置し、
   前記第１の電極は、前記第１の部分と、その第１の部分に対して櫛の歯をなすように並ぶ少なくとも２本以上の第２の部分とを有し、各々の前記第２の部分が櫛の歯の１本ごとに設けた放電電流制限手段を介して前記第１の部分に接続する構造であることを特徴とする放電灯。
2. 前記放電電流制限手段がコンデンサであることを特徴とする、請求項１に記載の放電灯。
3. 中空の密閉空間を形づくる外囲器であって、厚みの少ない平板状の外形を有する外囲器と、
   前記密閉空間内に封入した放電用ガスと、
   前記外囲器の一内平面上に設けた櫛形構造の第１の電極であって、外部との電気的接続のために前記外囲器の外部に設けた第１の端子に接続する第１の導電体と、それぞれが前記第１の導電体に対して重なる部分をもって櫛の歯をなすように並ぶ少なくとも２本以上の第２の導電体と、前記第１の導電体と各々の前記第２の導電体との重なりの部分で両導電体の間に介在する誘電体とを有し、全体が誘電体膜で覆われた構造の第１の電極と、
   前記外囲器の一内平面上にあって前記第１の電極と対をなす櫛形構造の第２の電極であって、外部との電気的接続のために前記外囲器の外部に設けられた第２の端子に接続する導電体と、その導電体から前記第１の電極の第２の導電体どうしの間に１本ずつ櫛の歯状に延びる少なくとも１本以上の導電体とを有し、全体が誘電体層で覆われた構造の第２の電極とを含んでなる平面型の放電灯。
4. 請求項２に記載の放電灯を製造する方法であって、前記外囲器を構成する絶縁性基板上に前記第１の電極と第２の電極とを形成する電極形成過程を有する放電灯の製造方法において、
   前記電極形成過程は、前記絶縁性基板上に前記第１の電極の第１の部分となる第１の導電体と前記第２の電極となる導電体とを同時に形成する過程と、
   形成された前記第１の導電体の所定部分を覆って、前記コンデンサの誘電体となる誘電体層を形成する過程と、
   前記第１の電極の第２の部分となる第２の導電体を形成する過程と含むことを特徴とする放電灯の製造方法。
5. 請求項２に記載の放電灯を製造する方法であって、前記外囲器を構成する絶縁性基板上に前記第１の電極及び第２の電極を形成する電極形成過程を有する放電灯の製造方法において、
   前記電極形成過程は、前記絶縁性基板上に前記第１の電極の第１の部分となる第１の導電体を形成する過程と、
   形成された前記第１の導電体の所定部分を覆って、前記コンデンサの誘電体となる誘電体層を形成する過程と、
   前記第１の電極の第２の部分となる第２の導電体と、前記第２の電極となる導電体とを同時に形成する過程と含むことを特徴とする放電灯の製造方法。
6. 請求項３に記載の放電灯を製造する方法であって、前記外囲器を構成する絶縁性基板上に前記第１の電極と第２の電極とを形成する電極形成過程を有する放電灯の 製造方法において、
   前記電極形成過程は、前記絶縁性基板上に前記第１の電極の第１の導電体及び前記第２の電極の導電体を同時に形成する過程と、
   前記第１の電極の第１の導電体の、前記第２の導電体が重なるべき部分を覆う誘電体膜を形成する過程と、
   前記誘電体膜を介して前記第１の導電体に重なる部分を有し、前記第１の導電体とは直流的に絶縁された前記第２の導電体を形成する過程と、
   前記第１の導電体及び第２の導電体並びに前記第２の電極を構成する導電体の露出面を被覆する誘電体層を形成する過程とを含むことを特徴とする放電灯の製造方法。
7. 請求項３に記載の放電灯を製造する方法であって、前記外囲器を構成する絶縁性基板上に前記第１の電極及び第２の電極を形成する電極形成過程を有する放電灯の製造方法において、
   前記電極形成過程は、前記絶縁性基板上に前記第１の電極の第１の導電体を形成する過程と、
   前記第１の電極の第１の導電体の、前記第２の導電体が重なるべき部分を覆う誘電体膜を形成する過程と、
   前記誘電体膜を介して前記第１の導電体に重なる部分を有し、前記第１の導電体とは直流的に絶縁された前記第２の導電体と、前記第２の電極を構成する導電体とを同時に形成する過程と、
   前記第１の導電体及び第２の導電体並びに前記第２の電極を構成する導電体の露出面を被覆する誘電体層を形成する過程とを含むことを特徴とする放電灯の製造方法。

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