JP3722025B2 - Flat discharge light source - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は平面状に発光する放電装置等の平面放電光源、例えば液晶パネル等のバックライトが必要な表示素子を使用するビデオカメラ、デジタルカメラ、テレビ、ゲーム機やカーナビゲーションシステム等の情報映像機器やワープロ等のOA機器、若しくは光源を内蔵した表示システム等における平面放電光源、平面放電光源を用いた照明装置および液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶パネルは薄型軽量でありかつ低消費電力であるため、ビデオカメラ等の携帯用機器やパソコン、テレビ等各種の情報映像ディスプレイとして広く利用されている。しかし、液晶自体は発光素子でなく、表示のためには液晶パネルの背面から光を供給するバックライトが必要である。通常用いられているバックライトは水銀と希ガスを封入した冷陰極蛍光ランプとアクリル樹脂の導光体を組み合わせて平面状に発光させたものが主であるが、平板型放電ランプも使用されている。
【0003】
図6は、例えば特開昭62−195848号公報に記載されている従来の平面放電光源(平板型光源)の断面図である。図に示すように、ソーダガラス等からなる透光性の前面板2と、背面板3と側板4とが、一体に気密封着され、扁平状の放電空間8を有する密閉容器1が構成されている。発光面となる前面板2の内面には蛍光体が塗布され、背面板3の内面には互いに平行な複数の放電電極9が設けられており、さらに放電空間内の放電電極9の表面には絶縁層と誘電体層が形成されている。放電空間8には水銀と始動用ガスとしてアルゴン等の希ガスが封入されている。
【0004】
本構造による平面放電光源は図7に示すよう複数の電極9に、相隣接する電極に相互の電極電位の極性が相互に異なるようAC電源10からAC電圧を印加することにより放電空間8内に水銀放電が発生し、これにより蛍光体が励起されて発光し、前面板2を通して外部に放射される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の平面放電光源は複数本の放電電極を設け、隣り合った電極間でAC放電を行わせている。この構成による放電では相隣接する電極の間隔が短いため、蛍光体を発光させる紫外線は負グローからの放射であり発光効率が悪い問題があった。効率改善のため陽光柱を発生させると、従来の構造と電圧印加法では放電が片寄ったり収縮することがあり全面が均一発光しない問題があった。また、水銀放電で発生する紫外線により蛍光体を励起発光させると比較的発光効率は良いが、水銀蒸気を利用しているため光出力や電圧などの特性が温度によって大きく変化する問題がある。特に低温になると大幅な輝度の低下や始動電圧の上昇等が起きると共に、短寿命になる問題もあった。
【0006】
さらに、大面積の平面放電光源では、扁平容器のガラス板厚を厚くしないと大気圧で破損するため支柱やリブ等を放電空間に設けて薄型軽量化を図っている。しかし、放電路中に上記支柱やリブがあると放電が収縮したり、放電空間全体に渡って均一に放電せず平面状の発光が得られない問題もあった。
【0007】
本発明の目的は上述した課題を解決するためになされたもので始動時から輝度変化が少なく薄型、高輝度、高効率で均一な平面発光を有する平面放電光源を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明による平面放電光源は、透光性を有する前面板と背面板とを略平行に位置させて扁平状の放電空間を有する密閉容器を構成し、前記前面板の内面に複数対の放電電極を設け、前記放電電極の表面を覆って誘電体層を設け、前記密閉容器の内部に放電ガスを封入した平面放電光源において、前記複数対の放電電極の互いに隣接した電極に同一の電圧を印加して放電させる。また、上記複数対の放電電極の隣接した電極間に支柱やリブを設ける。さらに、上記複数の放電電極の各々の対の間隔はほぼ同じで、前記間隔を放電時に陽光柱が発生する長さになるよう構成する。また、上記密閉容器の内面や支柱、リブの表面に蛍光体を塗布する。また、上記放電電極を上記放電空間の辺の長さ方向ほぼ全長に渡って設ける。また、上記放電電極を複数個に分割する。また、上記放電電極として透明導電膜を用いる。また、上記誘電体層の表面に保護膜を設ける。また、放電ガスとしてキセノンあるいはキセノンと他の希ガスを混合して用いる。
【0009】
この場合、上記放電電極に矩形波かパルス電圧を印加して高周波放電を行わせる。
【0010】
本発明の平面放電光源は、液晶表示装置のバックライトとして適しているが、照明用の光源としても有効である。
【0011】
なお、図8は請求項1に記載の発明を説明するための図である。この図は図1と図2の併せて示したものである。一端の電極5a、一対の電極(5b, 5b)、(5a, 5a)、…、(5b, 5b)、他端の電極5aが設けられている。電極5aには共通の電圧V1(例えば、矩形波電圧が印加される。)、電極5bにはそれとは位相の異なる共通の電圧V2(例えば、矩形波電圧が印加される。)が印加される。1は放電容器を示す。この電極5a, 5bの一部に別の符号(1a, 1b)、(2a, 2b)、(3a, 3b)を記した。請求項1の発明では少なくとも電極1b-2a間および電極2b-3a間に放電が生じることを示している。楕円の点線で放電の生じる電極対を示している。放電自体はこの間の電極間の長手方向に幅広く生じることがあり得るし、本発明の実施例ではそのような様子を示している。
【0012】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面と共に説明する。図1は本発明による平面放電光源の一実施例を示す断面斜視図である。図に示すように、ソーダガラス等からなる透光性の前面板2と、ソーダガラス等からなる背面板3と側板4が、例えば低融点ガラス(図示せず)で略平行に位置するよう一体に気密封着され、扁平状の放電空間8を有する密閉容器1が構成されている。発光面となる前面板2の内面と側板4の内面には蛍光体7が塗布されている。背面板3には互いに略平行な放電電極5a、5bが4対合計8本設けられており、さらに放電空間8内の放電電極5a、5bの表面には誘電体層6が形成されている。上記放電電極5a、5bの幅は例えば1mmであり、隣り合う放電電極5a−5a及び5b−
5bの間隔は1mmで、一対の放電電極5a、5bの電極間隔は
40mmでその間にはやはり蛍光体7が塗布されている。放電空間8には例えば、キセノンとネオン、アルゴンの混合ガスが封入されている。
【0013】
本実施例による平面放電光源の駆動方法は、放電電極5a、5bに矩形波電圧やパルス電圧を印加して放電させる。
【0014】
図2は電極結線図と矩形波の駆動電圧波形の例を示した図で、例えば放電電極5aには0Vを中心にVsと−Vsの電圧を有する矩形波か略矩形波の電圧11を印加し、放電電極5bには同じ周波数で、11と逆の極性を有する矩形波か略矩形波の電圧12を印加して放電を行わせることで放電空間8内に希ガス放電が発生し、キセノンから放射される紫外線により蛍光体7が励起されて発光し、前面板2を通して外部に放射される。
矩形波電圧は上記した実施例のように両電極5a、5bに印加しても良いし、どちらか片方の放電電極に印加して放電させても良い。
図3は別の駆動波形を示した図で、例えば前記電極5aに-Vh
の電圧パルスを有する電圧11を印加し、他の一方の電極5bには11と同じ電圧パルスで、半周期位相のずれた電圧パルス-Vhを有する電圧12を印加して放電を行わせる。パルス幅W1と休止期間W2の関係をW1<W2にすれば休止期間のあるパルス電圧の駆動となり、同じ時間幅にすれば矩形波駆動となる。周波数は10kHzから100kHz位まで使用できる。
【0015】
本発明による平面放電光源は、複数対の放電電極を有するが、接近して隣接している別の対の放電電極には同一の電圧が印加されているため隣接した別の対の電極間で誤放電が発生することはない。また、各々の対の放電電極5a、5bはほぼ間隔を同じにしてあり、この間隔を陽光柱が発生するのに十分な長さまで長くして放電発生時には必ず陽光柱が発生するよう構成してある。電極間隔は封入ガスの圧力にもよるが10mm以上あれば陽光柱が発生する。この陽光柱で蛍光体を励起発光させるため高輝度、高発光効率で均一性の良い平面発光が得られる特徴を有する。さらに、封入ガスとしてキセノン混合ガスを用いているため、周囲温度の変化に対して特性変化が殆どなく、低温でも高温でも点灯直後から一定の明るさで発光する。
【0016】
本発明による平面放電光源は、発光面の大きさに応じて放電電極対の数を増減させればよく、放電電極対の数を増やすことで印加電圧を上昇させることなく発光面積を大きくできるため、大面積用の平面放電光源に適している。
放電電極5a、5bの長さは上記実施例では放電空間8の一辺の全長とほぼ同じ長さとしたが、これに限らず多少短くても良いし、放電空間の辺より長く封着部分にまで形成されていても良い。また、発光面が大きくなると放電電極が長くなるが、あまり長くなると電極面積が増えて放電電流が多くなり駆動回路の電流容量が大きくなる。駆動回路の電流容量が大きくなると放熱やコスト高になるなどの問題がでてくるので、この場合は放電電極を適当な数に分割して形成すると電極1ヶあたりの電流は少なくなるので回路を小さく、低コストでできる。
放電電極5a、5bは、このほかITO膜やネサ膜等の透明導電膜を用いても良い。また、誘電体層6の表面をMgO等の保護層(図示せず)で覆ってやることで動作電圧の低下、スパッタの減少が可能になり、さらに長寿命の平面放電光源が得られる。
図4は本発明による平面放電光源の別の実施例を示す断面斜視図である。本構造の平面放電光源は、3対の放電電極が形成された背面板3を発光面に用い、例えばソーダガラスで成型加工して作った浅皿状容器13とで放電空間8を形成する。放電空間8内には放電空間の高さと同じ高さの支柱14が設けられている。支柱14は互いに隣接する放電電極5a−5a、5b−5bの間に位置し、表面には蛍光体が塗布されている。背面板3の外表面には光拡散板15が設けてあり、放電電極5a、5bや支柱14の影による発光の不均一をなくし全面ほぼ均一な発光面が得られるよう構成している。
本実施例のように、放電電極間が長いと放電電極が形成してある背面板も発光面として用いることができるので、両面発光の平面放電光源を得ることができる。放電空間8内に封入してある希ガスの圧力は通常1/3〜1/10気圧であり、大型化するとガラス板厚を厚くしないと大気圧との差圧により密閉容器1が破壊されてしまう。差圧に耐えられるよう背面板3や容器13のガラス板を厚くするとテレビのブラウン管のように非常に重くなり、厚くなる。
本実施例における平面放電光源は、放電空間8内に設けた支柱14によって放電空間8の高さをほぼ一定の保つと共に、外圧を分散して受け止められるため、前面板や背面板等を薄くしても大気圧との差圧による応力に耐えることができる。このため、平面放電光源を大型化しても破損することなく薄型、軽量に出来る。また、放電路中に支柱がないため、放電の収縮や不均一放電が発生せず、安定な平面発光が得られる利点もある。
支柱は浅皿状容器13と一体成型で設けても良いし浅皿状容器13とは別に設けても良い。また、間隔は規則的或いは不規則的でも良い。支柱14の形状は発光面に向かって細くなる錐体が好ましいが柱状、球状でも構わない。また、円形や角形、十字形など任意の形状でよい。
【0017】
図5は本発明による平面放電光源の別の実施例を示す断面斜視図である。本構造の平面放電光源は、図1に示した構造に加えて放電空間8の中央部分の互いに隣接する放電電極5a−5aの間にリブ16を設けたもので、リブ16の表面にはやはり蛍光体が塗布されている。また、形状は台形としたが角形などでも構わない。リブ16の機能や効果は上記図4に示した実施例の支柱14と同じである。
リブ16は前記実施例では放電空間中央部分に短いのもを適当な間隔で設けたが、各放電電極間5a−5a、5b−5bの間全部に設けても良い。また、長さは放電空間8の長さとほぼ同じに設けてもよい。
【0018】
【発明の効果】
本発明の実施例によれば、周囲温度で特性が変化せず、高輝度、高発光効率で安定性の良い平面発光が維持される効果を有する。また、大面積化を図っても薄型軽量にでき、高電圧回路を用いなくとも点灯できる効果もある。本発明の実施例による平面放電光源を、例えば液晶表示装置のバックライト用光源に用いれば、高輝度で長寿命の平板型バックライトが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による平面放電光源の断面斜視図である。
【図2】平面放電光源の結線図と駆動電圧波形である。
【図3】平面放電光源の別の駆動電圧波形である。
【図4】本発明による別の平面放電光源の断面斜視図である。
【図5】本発明による他の平面放電光源の断面斜視図である。
【図6】従来の平面放電光源を示す斜視図である。
【図7】従来の回路結線図である。
【図8】本発明の実施例に係る平面光源の各電極に印加する電圧のかけ方を説明するための図である。
【符号の説明】
1…密閉容器、2…前面板、3…背面板、4…側板、5a、5b、9…放電電極、6…誘電体、7…蛍光体、8…放電空間、10…AC電源、11、12…駆動電圧波形、13…浅皿状容器、14…支柱、15…光拡散板、16…リブ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flat discharge light source such as a discharge device that emits light in a flat form, for example, a video camera, a digital camera, a television, a game machine, a car navigation system, or the like that uses a display element that requires a backlight such as a liquid crystal panel. The present invention relates to a flat discharge light source, an illuminating device using the flat discharge light source, and a liquid crystal display device in an OA device such as a word processor or a display system incorporating a light source.
[0002]
[Prior art]
Since the liquid crystal panel is thin and lightweight and has low power consumption, it is widely used as various information video displays such as portable devices such as video cameras, personal computers and televisions. However, the liquid crystal itself is not a light emitting element, and a backlight for supplying light from the back surface of the liquid crystal panel is necessary for display. Usually used backlights are made by combining a cold cathode fluorescent lamp filled with mercury and a rare gas and a light guide made of acrylic resin to emit light in a planar shape, but flat discharge lamps are also used. Yes.
[0003]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional flat discharge light source (flat plate light source) described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-195848. As shown in the figure, a light-transmitting
[0004]
As shown in FIG. 7, the planar discharge light source according to this structure applies an AC voltage from the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional flat discharge light source is provided with a plurality of discharge electrodes, and AC discharge is performed between adjacent electrodes. In the discharge with this configuration, since the interval between the adjacent electrodes is short, the ultraviolet light that causes the phosphor to emit light is emitted from a negative glow, which has a problem of poor luminous efficiency. When a positive column is generated to improve efficiency, the conventional structure and voltage application method may cause the discharge to be shifted or contracted, resulting in a problem that the entire surface does not emit light uniformly. In addition, when the phosphor is excited and emitted by ultraviolet rays generated by mercury discharge, the luminous efficiency is relatively good. However, since mercury vapor is used, there is a problem that characteristics such as light output and voltage change greatly depending on temperature. In particular, when the temperature is lowered, there is a problem that the brightness is lowered and the starting voltage is increased and the life is shortened.
[0006]
Furthermore, since a flat discharge light source having a large area is damaged at atmospheric pressure unless the glass plate thickness of the flat container is increased, columns and ribs are provided in the discharge space to reduce the thickness and weight. However, if there are the above-mentioned pillars and ribs in the discharge path, the discharge contracts, and there is a problem that the flat discharge cannot be obtained because the discharge is not uniformly distributed over the entire discharge space.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flat discharge light source which has a flat, small, high luminance, high efficiency and uniform flat emission with little change in luminance from the start.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a flat discharge light source according to the present invention comprises a sealed container having a flat discharge space with a translucent front plate and a back plate positioned substantially parallel to each other. In a planar discharge light source in which a plurality of pairs of discharge electrodes are provided on the inner surface, a dielectric layer is provided to cover the surface of the discharge electrodes, and a discharge gas is sealed inside the sealed container, the plurality of pairs of discharge electrodes are adjacent to each other. The same voltage is applied to the electrodes and discharged. Moreover, a support | pillar and a rib are provided between the electrodes which adjoin the said several pairs of discharge electrode. Further, the interval between each pair of the plurality of discharge electrodes is substantially the same, and the interval is configured to have a length that generates a positive column during discharge. In addition, a phosphor is applied to the inner surface of the closed container, the struts, and the surfaces of the ribs. The discharge electrode is provided over substantially the entire length of the side of the discharge space. The discharge electrode is divided into a plurality of pieces. A transparent conductive film is used as the discharge electrode. A protective film is provided on the surface of the dielectric layer. Further, xenon or a mixture of xenon and other rare gas is used as the discharge gas.
[0009]
In this case, a rectangular wave or a pulse voltage is applied to the discharge electrode to cause high frequency discharge.
[0010]
The flat discharge light source of the present invention is suitable as a backlight of a liquid crystal display device, but is also effective as a light source for illumination.
[0011]
FIG. 8 is a view for explaining the invention described in claim 1. This figure is a combination of FIG. 1 and FIG. An
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional perspective view showing an embodiment of a flat discharge light source according to the present invention. As shown in the figure, a
The interval between the
[0013]
In the driving method of the flat discharge light source according to the present embodiment, a rectangular wave voltage or a pulse voltage is applied to the
[0014]
FIG. 2 is a diagram showing an example of an electrode connection diagram and a rectangular driving voltage waveform. For example, a rectangular wave or a substantially rectangular wave voltage 11 having a voltage of Vs and −Vs around 0 V is applied to the
The rectangular wave voltage may be applied to both
FIG. 3 is a diagram showing another driving waveform. For example, −Vh is applied to the
A voltage 11 having a voltage pulse of 5 is applied, and the
[0015]
The planar discharge light source according to the present invention has a plurality of pairs of discharge electrodes, but the same voltage is applied to another pair of discharge electrodes that are adjacent to each other. No false discharge occurs. Each pair of
[0016]
In the flat discharge light source according to the present invention, the number of discharge electrode pairs may be increased or decreased according to the size of the light emitting surface, and the light emission area can be increased without increasing the applied voltage by increasing the number of discharge electrode pairs. Suitable for flat discharge light source for large area.
Although the length of the
As the
FIG. 4 is a sectional perspective view showing another embodiment of the flat discharge light source according to the present invention. The flat discharge light source of this structure uses the
As in this embodiment, when the distance between the discharge electrodes is long, the back plate on which the discharge electrodes are formed can also be used as the light emitting surface, so that a planar discharge light source that emits light from both sides can be obtained. The pressure of the rare gas sealed in the
The flat discharge light source in the present embodiment keeps the height of the
The support column may be provided integrally with the
[0017]
FIG. 5 is a cross-sectional perspective view showing another embodiment of the flat discharge light source according to the present invention. The planar discharge light source of this structure is provided with ribs 16 between the
In the above embodiment, the ribs 16 are short at the center of the discharge space at an appropriate interval, but may be provided between the
[0018]
【The invention's effect】
According to the embodiment of the present invention, the characteristics are not changed at the ambient temperature, and there is an effect that the planar light emission having high luminance, high light emission efficiency and good stability is maintained. In addition, even if the area is increased, the thickness and weight can be reduced, and there is an effect that lighting can be performed without using a high voltage circuit. When the flat discharge light source according to the embodiment of the present invention is used as, for example, a backlight light source of a liquid crystal display device, a flat backlight having a high luminance and a long life can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a flat discharge light source according to the present invention.
FIG. 2 is a connection diagram and driving voltage waveform of a planar discharge light source.
FIG. 3 is another drive voltage waveform of the planar discharge light source.
FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of another planar discharge light source according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of another planar discharge light source according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional flat discharge light source.
FIG. 7 is a conventional circuit connection diagram.
FIG. 8 is a diagram for explaining how to apply a voltage to be applied to each electrode of the planar light source according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sealed container, 2 ... Front plate, 3 ... Back plate, 4 ... Side plate, 5a, 5b, 9 ... Discharge electrode, 6 ... Dielectric, 7 ... Phosphor, 8 ... Discharge space, 10 ... AC power supply, 11, DESCRIPTION OF
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