JPH11144678A - 平板型光源およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放電による誘電体層のスパッタを抑え、長時間
にわたって輝度ムラやチラツキ等が発生せず、かつ紫外
線発光効率を高め、輝度を向上させた平面型光源を提供
する。 【解決手段】透光性の前面板と絶縁基板とを組み合わせ
て扁平状の密閉容器を構成し、上記前面板の内面には互
いに平行な一対の放電電極が設けられ、上記放電電極の
表面は誘電体層で覆われており、上記絶縁基板の内面に
は蛍光体が塗布され、上記密閉容器の内部に放電ガスを
封入した放電装置において、上記希ガスの圧力Ｐを７０
００Ｐａから４００００Ｐａの間に選ぶ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平面状に発光する平
板型放電装置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、パソコンや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が、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、細径の蛍光ランプとアクリル樹脂
の導光体を組み合わせたものが主であるが、平板型の放
電ランプも使用されている。

【０００３】図９は、例えば特開平9−115483 号に記載
されている従来の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１０
と、ソーダガラスやセラミック等からなる絶縁基板２０
と側板３０とが例えば低融点ガラス（図示せず）で一体
に気密封着され、扁平状の密閉容器１が構成されてい
る。発光面となる前面板１０の内面には互いに平行な一
対の放電電極４０，４１が設けられ、該放電電極４０，
４１の表面は誘電体層５０で覆われている。また、絶縁
基板２０の内面には蛍光体６０が塗布されており、密閉
容器１内の放電空間７０には水銀と始動用ガスとしてア
ルゴンやネオン−アルゴン等の混合ガス、又はキセノ
ン，クリプトン，アルゴン，ヘリウム，ネオン等の希ガ
スからなる放電ガスが封入されており、希ガスの圧力
は、６００Ｐａから７０００Ｐａである。

【０００４】本構成による平板型光源は、放電電極４
０，４１間に高周波電圧を印加することにより放電空間
７０内に放電を発生させ、放電で発生した紫外線により
蛍光体６０を励起して発光させ、光を前面板１０を通し
て外部に放射させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の平板型光源は、
放電により誘電体層がスパッタし、５０００時間程度動
作させると誘電体層の表面状態が変化して、輝度ムラや
チラツキ等が発生し、安定に放電しなくなるという問題
があった。

【０００６】また、スパッタ物質の蛍光体表面への付着
により、輝度劣化が激しい、紫外線発光効率が低く低輝
度、低効率、という問題もあった。

【０００７】本発明の目的は上述した課題を解決し、長
寿命で、高輝度，高効率な平板型光源およびそれを用い
た液晶用バックライト等の照明装置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、本発明においては、表面が誘電体層で覆われた少な
くとも一対の放電電極を有する扁平状の密閉容器からな
り、上記密閉容器の内部に水銀と少なくとも一種類の希
ガスを封入した平板型光源において、上記希ガスの圧力
Ｐを７０００Ｐａから４００００Ｐａの間に選ぶ。

【０００９】または、透光性を有する前面板と絶縁基板
と側板とを組み合わせて扁平状の密閉容器を構成し、上
記前面板の内面に少なくとも一対の放電電極を設け、上
記放電電極の表面を覆って誘電体層を設け、上記絶縁基
板の内面に蛍光体を塗布し、上記密閉容器の内部に水銀
と少なくとも一種類の希ガスを封入した平板型光源にお
いて、上記希ガスの圧力Ｐを７０００Ｐａから４０００
０Ｐａの間に選ぶ。

【００１０】または、上記絶縁基板と上記側板を一体に
形成した箱形容器を用い、上記箱形容器の内面に蛍光体
を塗布する。

【００１１】また、上記密閉容器の内側にスペーサを設
ける。

【００１２】さらに、上記前面板に蛍光体を塗布する。

【００１３】また、照明装置において、上記の放電装置
を用いて照明するよう構成する。

【００１４】また、液晶表示装置において上記の放電装
置をバックライトとして用いる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明による平板型光源の
一実施例を示す断面図である。図に示すように、例えば
ソーダガラス等からなる透光性の前面板１０とソーダガ
ラスやセラミック等からなる絶縁基板２０と側板３０と
が例えば低融点ガラス（図示せず）で一体に気密封着さ
れ、扁平状の密閉容器１を構成している。前面板１０の
内面には互いに平行な一対の放電電極４０，４１が設け
られ、該放電電極４０，４１の表面は厚膜印刷法等によ
って設けられた誘電体層５１，５２によってそれぞれ覆
われている。誘電体層を放電電極上だけに印刷すること
で、前面板１０の透過率が高くなり、光の取り出し効率
が向上する。

【００１６】絶縁基板２０の内面には蛍光体６０が塗布
されており、密閉容器１内の放電空間７０には水銀と希
ガスのアルゴンやネオン−アルゴン等の混合ガスが封入
されている。希ガスは単体または二種類以上混合して封
入する。封入圧力は、7000Paから４００００Ｐａの範囲
で、適当な圧力を選択すればよい。二種類以上の希ガス
が混合して用いる場合の封入圧力は全圧である。

【００１７】本実施例による平板型放電装置の駆動方法
は、図２（ａ),（ｂ）に示したように、例えば電極４０
には４５で示した−Ｖｈの電圧を持つ矩形波電圧Ｖ１
を、電極４１には４５から半周期位相のずれた４６の矩
形波電圧Ｖ２を印加する。このような駆動方法を用いる
ことで放電空間７０内に放電が発生し、放電で発生した
紫外線により蛍光体６０が励起されて発光し、光が前面
板１０を通して外部に放射される。矩形波電圧の周期ｆ
は２ｋＨｚから１ＭＨｚの範囲で適当に選択すればよ
い。また、図２（ａ）のＷ２／Ｗ１で定義されるデュー
ティ比は１％から５０％の範囲で適当に選択すれば良
い。

【００１８】図３は、図１に示した平板型光源の動作時
間と安定動作電圧範囲との関係を示した特性図であり、
この図は、アルゴンを２６６０Ｐａ封入した場合であ
る。輝度均一性がよい安定動作電圧領域は、点灯初期で
６００Ｖから８００Ｖまでの２００Ｖであるが、１００
０時間後では５０Ｖに減少する。５０００時間後の安定
動作電圧領域は０Ｖになり、輝度ムラや放電の集中が発
生するので均一性が悪くなり、バックライト等には使用
できない。これは、放電により誘電体層がスパッタし、
誘電体層の表面状態が変化したためである。

【００１９】希ガスの封入圧力を高めると、誘電体層の
スパッタは起こりにくく、表面状態も変化しにくくでき
る。従って、封入圧力を高くすると、安定動作時間が長
くなり、長寿命になる。平面型光源の動作時間は、シス
テム使用時間から、15000 時間程度が必要であり、本実
験結果から、寿命を満足するために、希ガスの封入圧力
は７０００Ｐａ以上にすることが望ましい。

【００２０】図４は、図１に示した平板型光源のアルゴ
ン封入圧力と輝度との関係を示した特性図である。輝度
は、封入圧力の増加に伴い、封入圧力が７０００Ｐａま
では急激に、７０００Ｐａ以上でも緩やかに向上する。
従って、高輝度化のためには、希ガスの封入圧力は７０
００Ｐａ以上にすることが必要である。

【００２１】図５は、図１に示した平板型光源のアルゴ
ン封入圧力と始動電圧との関係を示した特性図である。
始動電圧は、封入圧力が５０００Ｐａのとき８００Ｖで
あるが、４００００Ｐａでは２０００Ｖと、封入圧力の
増加に伴い上昇する。始動電圧が２０００Ｖ以上になる
と、電圧が高すぎてトランスを用いた駆動が不可能にな
る。また、トランスを用いない回路構成で駆動した場
合、高耐圧の電子部品が必要となりコストが大幅に上昇
する。従って、駆動回路の構成、使用部品の制約などか
ら、希ガスの封入圧力は４００００Ｐａ以下にすること
が必要である。

【００２２】図６は本発明に係る他の平板型光源を示す
断面図である。図に示すように、例えばガラス板を熱成
形で作った箱形容器すなわち側板と一体となった絶縁基
板２１と前面板１０とが一体に気密封着され、扁平状の
密閉容器１が構成され、前面板１０の内面には互いに平
行な一対の放電電極４０，４１が設けられ、該放電電極
４０，４１の表面は厚膜印刷法等によって設けられた誘
電体層５１，５２によってそれぞれ覆われ、絶縁基板２
１の内面には蛍光体６０が塗布されており、密閉容器２
内の放電空間７０には水銀と希ガスのアルゴンやネオン
−アルゴン等の混合ガスが、７０００Ｐａから４０００
０Ｐａの範囲で封入されている。

【００２３】この平板型光源においては、側板と一体と
なった絶縁基板２１と前面板１０とにより密閉容器１が
構成されているから、組立が簡単になるので、製造コス
トが安くなる。この平板型光源においても図３，図４，
図５に示した実験結果と同様の実験結果が得られるの
で、希ガスの封入圧力を７０００Ｐａから４００００Pa
にすることで、長寿命で高輝度，高効率な平板型光源が
得られる。

【００２４】図７は本発明に係るさらに他の平板型光源
を示す断面斜視図である。本実施例は、前記した図１の
平板型光源の放電空間７０に断面が略三角形のスペーサ
８０を挿入したもので、放電電極４０，４１（図示せ
ず）と交叉する方向に設けてある。蛍光体６０は、前面
板１０に対向しているスペーサ８０の側面や絶縁基板２
０の表面に塗布してある。

【００２５】スペーサは、平板型光源の発光面を大きく
したり、前面板や絶縁基板を薄くして軽量化を図る場合
に必要で、放電空間７０の内部が減圧状態でもスペーサ
を用いることで前面板や絶縁基板の破損をなくすことが
出来る。

【００２６】この平板型光源においても図３，図４，図
５に示した実験結果と同様の実験結果が得られたので、
希ガスの封入圧力を７０００Ｐａから４００００Ｐａに
することで、長寿命で高輝度，高効率な平板型光源が得
られる。

【００２７】スペーサ８０は、放電空間全体に渡って設
ける必要はなく、部分的に設ければよい。また、形状も
前記した三角形に限らず、例えば、階段状に前面板に向
かってだんだん細くなる形状や、球状，楕円状等、発光
面に輝度ムラを生じない形状を選べばよい。また、スペ
ーサは、絶縁基板２０上に厚膜印刷法などを用いて、一
体形成をしてもよい。

【００２８】図８は本発明に係るさらに他の平板型光源
を示す断面図である。本実施例は、前記した図１の平板
型光源の前面板１０の内面にも蛍光体６１を塗布したも
のである。前面板に蛍光体を塗布することで、紫外線利
用率が向上し、輝度および発光効率が向上する。この平
板型光源においても図３，図４，図５に示した実験結果
と同様の実験結果が得られた。従って、希ガスの封入圧
力を７０００Ｐａから４００００Ｐａにすることで、長
寿命で高輝度，高効率な平板型光源が得られる。

【００２９】上記した実施例では、蛍光体６１は前面板
１０の内面に塗布しているが、誘電体層５１，５２の上
面にも塗布してもかまわない。

【００３０】以上、詳述したように本発明の平面型光源
を、例えば照明装置に用いれば、長寿命で高効率な照明
装置が得られる。

【００３１】また、本発明の平板型光源を、例えば液晶
表示装置に用いれば、長寿命で高効率なバックライトが
得られる。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係る平板型光源においては、上
記希ガスの圧力Ｐを７０００Ｐａから４００００Ｐａの
間に選ぶことで、長寿命で、高輝度，高効率になる。

【００３３】または、透光性を有する前面板と絶縁基板
と側板とを組み合わせて扁平状の密閉容器を構成し、上
記前面板の内面に少なくとも一対の放電電極を設け、上
記放電電極の表面を覆って誘電体層を設け、上記絶縁基
板の内面に蛍光体を塗布し、上記密閉容器の内部に水銀
と少なくとも一種類の希ガスを封入した平板型光源にお
いて、上記希ガスの圧力Ｐを７０００Ｐａから４０００
０Ｐａの間に選ぶことで長寿命で、高輝度，高効率にな
る。

【００３４】または、上記絶縁基板と上記側板を一体に
形成した箱形容器を用いると、組立が簡単になるので製
造コストが安くなる。

【００３５】また、上記密閉容器の内側にスペーサを設
けることで、前面板や絶縁基板の破損をなくすことが出
来る。

【００３６】さらに、上記前面板に蛍光体を塗布するこ
とで、輝度・効率が向上する。

【００３７】また、本発明の照明装置，液晶表示装置に
おいては、長寿命で高輝度，高効率な装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の平板型光源の断面図。

【図２】平板型光源の駆動電圧波形図。

【図３】動作時間と安定動作電圧領域の関係を示す特性
図。

【図４】希ガスの封入圧力と輝度の関係を示す特性図。

【図５】希ガスの封入圧力と始動電圧の関係を示す特性
図。

【図６】本発明による平板型光源の別の実施例を示す断
面図。

【図７】本発明による平板型光源のさらに別の実施例を
示す断面斜視図。

【図８】本発明による平板型光源のさらに別の実施例を
示す断面図。

【図９】従来の平板型光源を示す断面図。

【符号の説明】

１…密閉容器、１０…前面板、２０，２１…絶縁基板、
３０…側板、４０，４１…放電電極、４５，４６…駆動
電圧波形、５０，５１，５２…誘電体、６０，６１…蛍
光体、７０…放電空間、８０…スペーサ。

フロントページの続き (72)発明者 生田 靖 東京都青梅市藤橋888番地 青梅産業株式 会社内 (72)発明者 木滑 寛治 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所熱器ライティング事業部内 (72)発明者 御子柴 茂生 東京都杉並区和泉２−43−17 (72)発明者 志賀 智一 東京都八王子市北野町568 (72)発明者 平山 桂子 東京都町田市小山町4328−７

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面が誘電体層で覆われた少なくとも一対
   の放電電極を有する扁平状の密閉容器からなり、上記密
   閉容器の内部に水銀と少なくとも一種類の希ガスを封入
   した平板型光源において、上記希ガスの圧力Ｐを７００
   ０Ｐａから４００００Ｐａの間に選んだことを特徴とす
   る平板型光源。
2. 【請求項２】透光性を有する前面板と絶縁基板と側板と
   を組み合わせて扁平状の密閉容器を構成し、上記前面板
   の内面に少なくとも一対の放電電極を設け、上記放電電
   極の表面を覆って誘電体層を設け、上記絶縁基板の内面
   に蛍光体を塗布し、上記密閉容器の内部に水銀と少なく
   とも一種類の希ガスを封入した平板型光源において、上
   記希ガスの圧力Ｐを７０００Ｐａから４００００Ｐａの
   間に選んだことを特徴とする平板型光源。
3. 【請求項３】上記絶縁基板と上記側板を一体に形成した
   箱形容器を用い、上記箱形容器の内面に蛍光体を塗布し
   たことを特徴とする請求項２に記載の平板型光源。
4. 【請求項４】上記密閉容器の内側にスペーサを設けたこ
   とを特徴とする請求項２〜３のいずれかに記載の平板型
   光源。
5. 【請求項５】上記前面板に蛍光体を塗布したことを特徴
   とする請求項２〜４のいずれかに記載の平板型光源。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の平板型光
   源を用いて照明するよう構成したことを特徴とする照明
   装置。
7. 【請求項７】請求項１〜５記載のいずれかに記載の平板
   型光源をバックライトとして用いたことを特徴とする液
   晶表示装置。