(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方体形状又は直方体形状で、かつ、その内部に放電空間を有する放電容器の一の内面上に第１、第２および第３の２本の非交差電極対（１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂ、および３ａ，３ｂ）が所定の間隔をおいて設けられ、前記電極の表面を覆って誘電体層が設けられ、前記放電容器内には放電用ガスが封入されており、前記第１および第３の電極対（１ａ，１ｂ、および３ａ，３ｂ）には第１の電位の電圧が印加され、前記第２の電極対（２ａ，２ｂ）には前記第１の電位とは異なる第２の電位の電圧が印加されることにより前記第１の電極対のうち前記第２の電極対に近い側の電極（１ｂ）と前記第２の電極対のうち前記第１の電極対に近い側の電極（２ａ）との間および前記第２の電極対のうち前記第３の電極対に近い側の電極（２ｂ）と前記第３の電極対のうち前記第２の電極対に近い側の電極（３ａ）との間で放電が生じるように構成し、前記第１の電極対と前記第２の電極対との間隔と、前記第２の電極対と前記第３の電極対との間隔とがほぼ等しく、かつ、前記第１の電極対と前記第２の電極対との間隔が放電時に陽光柱が発生する長さになるよう構成され、かつ、前記第２の電極対と前記第３の電極対との間隔が放電時に陽光柱が発生する長さになるよう構成されていることを特徴とする平面放電光源。
【請求項２】
前記放電容器の一のガラス面に蛍光体膜が設けられ、その面から可視光放射が可能な請求項１記載の平面放電光源。
【請求項３】
上記複数対の放電電極の隣接した電極間に支柱またはリブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の平面放電光源。
【請求項４】
前記放電容器の放電空間を支持するための支柱またはリブが設けられ、前記放電容器の内面、前記支柱またはリブに蛍光体膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載の平面放電光源。
【請求項５】
前記放電容器の一の面の平面形状は長方形であり、前記放電電極は前記一の面の上であって、その短辺または長辺の一端から他端に向けてそのほぼ全長に渡って設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一に記載の平面放電光源。
【請求項６】
上記放電電極として透明導電膜を用いたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一に記載の平面放電光源。
【請求項７】
上記誘電体層の表面に保護膜を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一に記載の平面放電光源。
【請求項８】
上記放電空間に放電ガスとしてキセノンまたはキセノンと他の希ガスを封入したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一に記載の平面放電光源。
【請求項９】
上記放電電極に矩形波またはパルス電圧を印加して高周波放電を行わせることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一に記載の平面放電光源。
【請求項１０】
上記密閉容器の外面に光拡散板を設けたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一に記載の平面放電光源。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一に記載の平面放電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。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれか一に記載の平面放電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。
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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