JPH02132748A

JPH02132748A - 面放電発光管

Info

Publication number: JPH02132748A
Application number: JP28508488A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fukumitsu; 憲志福満
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1990-05-22
Also published as: JPH0530019B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野』本発明は一般照明用、液晶テレビバックライト用などの
面発光光源として用いられる面放電発光管に関するもの
である。

「従来の技術」一般に面発光光源は、輝度が高いこと，輝度分布が均一
であること、低消費電力であること、薄型、軽量である
こと，高演色であることが必要条件である．しかるに、面発光光源として従来からつぎのようなもの
が知られていた．（１）２本の蛍光ランプの間に平板状の導光体を介在さ
せる方法６（２）第５図に示すように、所定間隔の複数本の蛍光ラ
ンプ１の背面に反射板２を設け、前面に拡散板３を設け
て液晶パネル４を照射する方法（特開昭６２−２３４１
２７）。

（３）エレクトロルミネッセントランプによる方法．（４）第４図に示すように、前面ガラスバネル５、背面
ガラスパネル６および枠ガラス７で気密に保たれた容器
８内に、チップ管９からアルゴンガスと水銀を封入し、
１対の放電電極１０ａ．１０ｂ間に電圧を印加し、アル
ゴンー水銀の放電を開始し、水銀のスペクトル中の紫外
線を発生せしめ、前面ガラスパネル５と背面ガラスパネ
ル６の内面側に形成された螢光体を発光させ、その結果
前面ガラスパネル５上に面発光が形成されるようにした
方法．「発明が解決しようとする課題」前記従来の面発光光源（１）　（２）　（３）　（４）
のうち、（１）（２）は棒状の発光光源を組合せたもの
なので，完全な面発光光源となり得ない６（３）は低輝
度であり、また白色光源でないのでカラー液晶テレビの
バックライトには使用できない．（４）は大面積を均一
に放電させることが困難であり、その結果螢光体からの
発光むらが生じ、面発光光源としての十分な仕様を満た
すことができないという問題があった．本発明はいわゆる阻止放電の原理を利用した均一な輝度
分布の得られる面放電発光管を提供することを目的とす
るものである。

「課題を解決するための手段Ｊ本発明は扁平な箱状気密容器に封入された気体中で陽極
と陰極間に高電圧を印加してグロー放電を発生させるこ
とによって前記気密容器の外方向に発光を得るようにし
た面放電発光管において、前記陰極はその表面が平坦で
前記気密容器の光取り出し窓と略平行な面となるように
少なくとも１個を配置し、前記陽極はこの陰極と略平行
になるように複数本の棒状電極を面状に配置してなり、
前記相隣る各陽極間距離と、各陽極と陰極間距離とを，
グロー放電の陰極暗部長より小さくなるように配置した
ものである．『作用」気密容器内に例えばヘリウムガスを１０トール封入し、
外部から定電圧電源と電流制限抵抗を用いて各陽極と陰
極間に放電を開始させる６相隣る各陽極間距離と、各陽
極と陰極間距離とがグロー放電の陰極暗部長より小さく
配置したので、阻止放電の条件により，各陽極は陰極暗
部領域となり、発光部である負グロ一部は陽極の光取り
出し窓のある面全体に集約されて面状気密容器の光取り
出し窓全面から放射される。また管電圧は通常のグロー
放電の現象ではみられないような値（１０００〜１５０
０ボルト）となる。

「実施例」以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

まず、阻止放電について説明する。

通常のグロー放電は、第６図に示すように、平板状の陰
極１１と陽極１２を３０ｍ＋程度の間隔をもって気密容
器１３内に配置し、またこの気密容器１３内に例えばヘ
リウムガスを封入し、前記陰極１１と陽極１２との間に
高電圧を印加する。すると放電が開始し、気体原子を励
起することによって発光を生ずる。このとき陰極１１と
陽極１２との間には発光部と暗部が交互に存在する。代
表的な発光部、暗部として，陰極１１側より陰極暗部１
４，負グロ一部（発光部）１５、ファラデー暗部１６、
陽光柱（発光部）１７，陽極暗部１８となる。このとき
放電を維持するために必要な陰極１１と陽極１２との間
の電圧（以下管電圧という）は、陽極と陰極の間隔が数
センチメートルにつき通常１５０〜５００ボルトである
。

ところで放電発光管の輝度を増加させたり，エネルギー
準位の高いスペクトルを発生させるためには，放電電流
密度が増加する放電を用いるなどして，気体原子を高励
起することが必要である．これを達成する方法として、
阻止放電が提案されている。これは陽極１２と陰極１１
間を陰極暗部１４内に配置する放電形式である．具体的
には複数の各陽極１２、１２間の距離と、陰極１１と各
陽極１２間の距離を前記第６図の陰極暗部１４の厚さｔ
より小さくする．そして，前記気密容器１３内にヘリウ
ムガスを１０トール封入する．陰極１１と陽極１２との
間に、高電圧を印加し放電を？始すると，電極間が狭く
て放電は充分達成できず、狭い空間に閉じ込められるの
で、電離が困難になり，管電圧の上昇を強いられ、１０
００〜１５００ボルトにも達する。その結果封入気体を
高励起することができるので，発光強度が増加するとい
う特徴を有する。

本発明はこのような阻止放電を利用したもので、第１図
および第２図に基づき具体的実施例を説明する。

２０は透光性を有する扁平なコバールガラス箱からなる
気密容器で，この気密容器２０の第１図中の上部は光取
出し窓２１となっている。またこの気密容器２０の下部
にはやはり扁平な箱状の陰極２２が気密に取付けられて
いる．この陰極２２は前記気密容器２０と膨張係数を等
しくしたコバール金属からなり、また放電に接する陰極
２２の表面２３は粗さが２５μｍ以内に加工されている
。

前記気密容器２０には、やはリコバール金属からなる細
い棒状の陽極２４■〜２４ｎが前記光取出し窓２１と平
行な面をなすように面状に配置され？いる。ここで，相
隣る陽極２４１と２４２間、２４■と２４３間・・・の
表面の距離ｄ１と、各陽極２４，〜２４ｎと陰極表面の
距離ｄ２は、グロー放電の前記第６図の陰極暗部長ｔよ
りも短くなるように、具体的に゛は０．５〜１．０ｍｍ
に配置されている．また，前記光取出し窓２１と各陽極
２４■〜２４ｎとの間には負グロ一部２５が存在できる
だけの空間を持って設置される．また、前記陰極２２の
空胴２６内には冷却液２７を循環させて冷却する冷却装
置が設けられる。

以上のような構成において、気密容器２０内に図示しな
いチップ管から例えば１０Ｔｏｒｒのキセノンガスを封
入し，かつスイッチ２８を閉じて外部の定電圧電源２９
から陽極毎の定電流回路３０２〜３０ｎを介して高電圧
と１０〜３０ｍＡ／ｄの電流を加えて各陽極２４１〜２
４ｎと陰極２２の間で放電を開始する。すると、電流は
第１図に示すように各陽極２４１〜２４ｎから一旦光取
出し窓２１の方向へ向いＵターンして各陽極２４〜２４
ｎ間を通り陰極２２の表面２３に流れる．阻止放電の条
件により各陽極群２４１〜２４ｎは陰極暗部領域となり
、発光部である負グロ一部２５は各陽極群２４１〜２４
ｎの図中の上部に集約され，面状の発光体となる．また
、阻止放電の効果により、管電圧は通常のグロー現象で
はみられないような値（１０００〜１５００ボルト）と
なる。

なお，前記電極間距離ｄ，、ｄ２はグロー放電の陰極暗
部長ｔによって規制され、また、このｔはガス圧と電流
密度によって決定される。

前記実施例では陽極群２４１〜２４ｎとして多数の棒状
電極を用いたが、これに限られるものではなく第３図に
示すように多数の小さな孔からなる開口３１の開いた板
状の陽極２４。を用いることもできるし、また図示しな
いが、多数の開口を有する網状の陽極を用いることもで
きる。この場合、阻止放電の条件を満すには開口３１の
寸法ｄ１を前記グロー放電の陰極暗部長ｔより小さくな
るように形成する．前記実施例では陰極２２を冷却する手段とじて水、油な
どの冷却液２７を循環するようにしたが，これに限られ
るものではなく，陰極２２の外部を放熱板の形状にして
空冷によって冷却する方法、陰極２２の外部に電子冷却
素子を取付ける方法などとすることができる。

前記実施例では封入気体としてキセノンガスを用いたが
，これは液晶テレビのバックライトなどの白色光源とし
てキセノンガスが主に使用されることによる。しかし白
色光源以外の光源用としてはネオンガス，アルゴンガス
なども使用できる．また、気密容器２０内に水銀および
アルゴンガスを封入し、気密容器２０の上部の光取出し
窓２１の放電に接する面に螢光体を塗布し、水銀一アル
ゴン放電で発生する紫外線を螢光体に照射することによ
って発光が得られる構成にしても，面発光光源としての
同様の効果が得られる．この場合，封入ガスはキセノン
ガスとしてもよい。また螢光体は実用化されている種々
のものを選択すれば、任意の発光スペクトルが得られる
．「発明の効果」（１）輝度分布の均一性に優れた面発光体が得られる。

（２）各陽極は複数の棒状電極や網状電極を使用し、か
つ定電流回路を接続できるので，発光むらのない放電が
できる．したがって、１つの発光管によって大面積，小
面積など所望の面積の面放電発光管を得ることができる
。

（３）阻止放電を用いているので、発光輝度が増加し，
高励起を必要とするスペクトルが得られる。

（４）陰極を冷却するので、高い電流を流してもアーク
放電に移行しにくくなり、放電が安定し発光強度の安定
度が向上する。しかも陰極のスパッタリング量が減少す
るので長寿命になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による面放電発光管の一実施例を示す断
面図、第２図は同上平面図、第３図は本発明の他の実施
例を示す断面図、第４図および第５図はそれぞれ従来の
面放電発光管の異なる例の断面図、第６図はグロー放電
管の断面図である．２０・・・気密容器、２１・・・光
取出し窓、２２・・・陰極、２３・・・陰極表面、２４
，、２４，〜２４ｎ・・・陽極、２５・・・負グロ一部
（発光部）、２６・・・空胴、２７・・・冷却液、２８
・・・スイッチ、２９・・・定電圧電源、３　０．．　
３　０．〜３　０　ｎ一定電流回路、３　１　−・・開
口。出願人　　浜松ホトニクス株式会社

Claims

【特許請求の範囲】（１）扁平な箱状気密容器に封入された気体中で陽極と
陰極間に高電圧を印加してグロー放電を発生させること
によって前記気密容器の外方向に発光を得るようにした
面放電発光管において、前記陰極はその表面が平坦で前
記気密容器の光取り出し窓と略平行な面となるように少
なくとも１個を配置し、前記陽極はこの陰極と略平行に
なるように複数本の棒状電極を面状に配置してなり、前
記相隣る各陽極間距離と、各陽極と陰極間距離とを、グ
ロー放電の陰極暗部長より小さくなるように配置したこ
とを特徴とする面放電発光管。（２）扁平な箱状気密容器に封入された気体中で陽極と
陰極間に高電圧を印加してグロー放電を発生させること
によって前記気密容器の外方向に発光を得るようにした
面放電発光管において、前記陰極はその表面が平坦で前
記気密容器の光取り出し窓と略平行な面となるように少
なくとも１個を配置し、前記陽極はこの陰極と略平行に
なるように複数の開口を有する網状電極を配置してなり
、前記陽極の開口間距離と、各陽極と陰極間距離とを、
グロー放電の陰極暗部長より小さくなるように配置した
ことを特徴とする面放電発光管。（３）陰極は冷却手段
を具備してなる請求項（１）または（２）記載の面放電
発光管。（４）冷却手段は陰極を中空として内部に冷却液を循環
してなる請求項（３）記載の面放電発光管。（５）冷却手段は陰極の外部を放熱板形状として、空冷
によって冷却するようにしてなる請求項（３）記載の面
放電発光管。（６）冷却手段は陰極に電子冷却素子を取り付けてなる
請求項（３）記載の面放電発光管。（７）定電圧電源と各陽極間に定電流回路を介して電源
を供給し放電せしめるようにした請求項（１）または（
２）記載の面放電発光管。（８）気密容器内に放電によって紫外線を発生するガス
を封入し、かつ光取り出し窓の放電に接する面に螢光体
を塗布し、前記放電で発生する紫外線を螢光体に照射せ
しめるようにした請求項（１）または（２）記載の面放
電発光管。