(57)【要約】【課題】  強度を維持しつつ、軽量な面状光源を提供する。【解決手段】  本発明の面状光源は、ガラス基板１１と変形ガラス基板１２が対向配置され、内部が気密に保たれた放電容器１と、放電容器１に配置された外部電極５１、５２とを具備している。変形ガラス基板１２は、波状部１２１と周辺部１２２とからなり、波状部１２１のガラス基板の厚みをｄ、周辺部１２２のガラス基板の厚みをＤとしたとき、ｄ＜Ｄを満たしている。なお、周辺部１２２の厚みＤは、Ｄ≧０．７ｍｍであるのが望ましい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板が対向配置され、内部が気密に保たれた放電容器と、前記放電容器に配置された電極とを具備し、
前記ガラス基板の少なくとも一は、凹凸部と周辺部とを有する変形ガラス基板であり、前記凹凸部のガラス基板の厚みをｄ、前記周辺部のガラス基板の厚みをＤとしたとき、ｄ＜Ｄであることを特徴とする面状光源。
【請求項２】
前記周辺部のガラス基板の厚みＤが、Ｄ≧０．７ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の面状光源。
【請求項３】
前記変形ガラス基板は、Ｒ面によって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面状光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライトや一般照明などに用いられる平面型蛍光ランプ等の面状光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
面状光源の一例として、平面型蛍光ランプがある。平面型蛍光ランプは、特開２００５−３４０１９９号公報（以下、特許文献１）に開示されているようなランプである。この種の平面蛍光ランプは、平面状の放電容器を有している。この発明では、放電容器は平板のガラス基板と凹凸部を有するガラス基板（以下、変形ガラス基板）を張り合わせることにより構成されている。また、この変形ガラス基板の端辺には、他のガラス基板と接合するための接合材が形成される周辺部が一体的に設けられている。
【０００３】
一方、近年の液晶ディスプレイ等の用途では、大型、軽量の光源が求められている。特許文献１のような平面型蛍光ランプでは、大型化を実現しようとした場合、ガラスの使用量が著しく増加してしまうため、軽量化の条件も同時に満たすことは困難である。その一例として、使用するガラス基板の厚みを薄くすることで、大型かつ軽量を満たす試みがされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４０１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、大型かつ軽量を満たすために厚みが薄いガラス基板で平面型蛍光ランプを構成した場合、ガラス基板の強度低下のため、衝撃が加わると割れが生じるという問題が発生している。また、ガラス基板の厚みが薄い場合、製造過程においてもランプが割れやすく、生産効率が低下している。
【０００６】
軽量で、かつ強度が高い面状光源の実現のために、発明者による試験の結果、上述の割れは変形ガラス基板の周辺部で発生すること、および凹凸部のガラス厚みがその割れの発生にほとんど依存しないことを発見した。この発見により凹凸部の厚みを周辺部の厚みよりも薄くしても、強度を維持したまま、軽量化することができることを見出したため、本発明を提案するに至った。
【０００７】
本発明は上記のような従来の課題に鑑みたもので、その目的は、強度を維持しつつ、軽量な面状光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の面状光源は、ガラス基板が対向配置され、内部が気密に保たれた放電容器と、前記放電容器に配置された電極とを具備し、前記ガラス基板の少なくとも一は、凹凸部と周辺部とを有する変形ガラス基板であり、前記凹凸部のガラス基板の厚みをｄ、前記周辺部のガラス基板の厚みをＤとしたとき、ｄ＜Ｄであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、強度を維持したまま、軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプについて図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプを前面側の全体図、図２は、図１を背面側の全体図である。図３は、図２のＸ−Ｘ’の断面を矢印方向から見た図、図４は、図２のＹ−Ｙ’の断面を矢印方向から見た図、図５は、図２のＺ−Ｚ’の断面を矢印方向から見た図である。
【００１１】
平面型蛍光ランプの主要部を構成する放電容器１は、透光性のガラス、例えばソーダガラスからなるガラス基板１１と変形ガラス基板１２とで構成されている。これらのガラス基板の接合は、ガラス基板１１と変形ガラス基板１２の端縁に接合材として、例えばフリットガラス２１を形成し、張り合わせることによって行われている。
【００１２】
ガラス基板１１は平板状であって、本実施の形態において発光面となる基板である。そのガラス基板１１の端部には、排気・ガス導入を行うための穴部１１１がその厚さ部分に貫通形成されている。この穴部１１１の発光面側には、その穴を囲繞するように排気チップ３が形成されている。排気チップ３は、例えばフリットガラス２２を排気チップ３とガラス基板１１との接触部分に形成することにより、放電容器１に接合されている。なお、この排気チップ３は、形成当初は筒状であるが、放電容器１内部の排気・ガス導入後に一部をバーナー等で熱し、シュリンクシールされて、図のような形状で残存している。
【００１３】
変形ガラス基板１２は、凹凸状の波状部１２１と周辺部１２２とで構成されている。ここで、「変形ガラス基板」とは、平板状のガラス基板を熱加工等によって変形させたガラス基板であることを意味している。波状部１２１は波型の形状をしており、放電容器１の前面側に山部分、背面側に谷部分が複数交互に連続した形状になっている。すなわち、波状部１２１は変形ガラス基板１２にガラス基板１１を配置した場合に、放電容器１内部の放電空間を複数の放電セル１３を形成するとともに、ガラス基板１１を支持する機能を有している。なお、凹凸部の他の形状としては、Ｘ−Ｘ’断面において矩形状、多角形状等でもよいが、本実施の形態のように図３〜図５の断面においてＲ面で構成されているのが望ましい。ここで、「Ｒ面」とは、曲面で構成されることにより、応力が集中するような部分が存在しないことを意味している。好適にはＲは可能な限り大きい方が望ましい。周辺部１２２は、波状部１２１を囲うように変形ガラス基板１２の外縁を形成している部分であり、本実施の形態では他方のガラス基板と接合するためにフリットガラス２２が塗布される。
【００１４】
このような変形ガラス基板１２は、例えば、平板であるガラス基板を加熱成型することによって得ることができる。詳細には、平板のガラス基板を６００℃から１０００℃まで加熱して軟化させた後、所望の成形型により熱プレスし、型の表面形状をガラスに転写することで所望の形状の変形ガラス基板１２を得ることができる。すなわち、この成形型の設計によって、変形ガラス基板１２の厚み、形状を自由に変更することができる。
【００１５】
本実施の形態では、この成形型によって、波状部１２１の厚みｄよりも、周辺部１２２の厚みＤの方が厚くなるように変形ガラス基板１２を形成している。例えば、ｄは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ、Ｄは０．７０ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲になるように設定している。また、波状部１２１は、その全域において連続した曲面で形成しており、Ｒ面で構成されている。
【００１６】
放電容器１の内部には、水銀と希ガスとを含む放電媒体が封入されている。希ガスとしては、キセノン、クリプトン、アルゴン、ネオン、ヘリウムから選択された少なくとも一種のガス、または２種以上の混合ガスとして封入することができる。なお、希ガスを２種以上混合して封入する場合、希ガス特有の特性を考慮して封入するのが望ましい。例えば、ネオンとアルゴンからなる混合ガスの場合、ネオン：アルゴン＝５０：５０〜９９：１とすれば、発光効率及びランプの低電圧始動性の特性を向上させることができ、ネオン：アルゴン＝１：９９〜５０：５０とすれば、発光の立ち上がり特性を向上させることができる。なお、ガス圧に関しては、発光効率、低電圧始動性、寿命の特性を考慮して、１〜７００ｔｏｒｒ、好適には２０〜１００ｔｏｒｒであるのが良い。
【００１７】
放電容器１の内面、すなわち、ガラス基板１１と変形ガラス基板１２の放電空間側の面には、蛍光体層４１、４２が形成されている。蛍光体層４１、４２は、放電によって水銀から放射される紫外線を可視光に変換するものであればよく、例えば、一般照明や冷陰極蛍光ランプに使用されている単色の蛍光体やＲＧＢの複数種の蛍光体を使用することができる。なお、異なる発光色の蛍光体を縞状に又はドット状に塗布して形成することもできる。
【００１８】
ここで、本実施の形態ではガラス基板１１側は出光面、変形ガラス基板１２側は反射面となるので、前面側は光の透過効率を高め、背面側は光の反射効率を高める構成とするのが望ましい。例えば、蛍光体層４１は平均粒径を約２．５μｍ以上、厚さを５〜１５μｍ、蛍光体層４２は、平均粒径を約２．５μｍ以下、厚さを３０〜２００μｍとするのがよい。また、背面側の反射効率をさらに高めるために、変形ガラス基板１２と蛍光体層４２との間に酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどからなる微粒子の金属酸化物層を形成するのが良い。また、ガラス基板１１および変形ガラス基板１２表面への水銀の移動を防止するために、蛍光体層４１、４２の間に酸化アルミニウム、酸化イットリウムの保護層を形成しても良い。
【００１９】
ガラス基板１１の外表面の両端部には、波状部１２１を横断する方向に、高圧電圧と低圧電圧が印加される帯状の一対の外部電極５１、５２が形成されている。この外部電極５１、５２は、スズ、インジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、アンチモン、銀を少なくとも一種類以上含む半田を、超音波振動を加えながらディスペンサーや浸漬により形成したものである。なお、外部電極５１、５２の形成に関して限定はなく、導電性の接着剤によってアルミニウムなどの導電性テープを貼り付けたり、銀などの金属粉と溶剤とバインダーを混合させてなる導電性ペーストをスクリーン印刷によって形成したりして、電極を形成しても良い。
【００２０】
図６は、本発明の平面型蛍光ランプの寸法、材料等の一仕様を示す図である。以下、試験は特に指定しない限り、この仕様に基づいて行っている。
【００２１】
放電容器１：７３０ｍｍ×４０５ｍｍ×４．４ｍｍ、各放電空間の幅Ｗ：６．０ｍｍ、高さＨ：２．４ｍｍ、
ガラス基板１１：ソーダガラス製、７３０ｍｍ×４０５ｍｍ×０．７ｍｍ、
変形ガラス基板１２：ソーダガラス製、７３０ｍｍ×４０５ｍｍ、波状部１２１の厚さｄ＝０．５ｍｍ、周辺部１２２の厚さＤ＝０．７ｍｍ、
放電媒体  水銀：１００ｍｇ、ネオン：アルゴン＝９：１、６０ｔｏｒｒ、
蛍光体層４１  粒径：５．０μｍ、層の厚さ：１５０μｍ、
蛍光体層４２  粒径：２．４μｍ、層の厚さ：１０μｍ、
図７は、変形ガラス基板の波状部および周辺部の厚さを変えて引っ張り強度試験を行ったときの相対強度を示す図、つまり、ランプに割れ等が発生した時の強度を示す図である。図８は、図７をグラフ化した図である。なお、相対強度は、波状部１２１および周辺部１２２の厚みが１．１０ｍｍのときの引っ張り強度を基準（１００）としたものである。
【００２２】
この結果から、波状部１２１および周辺部１２２の厚みが厚くなるほど、強度が高くなっているのがわかる。ただし、波状部１２１については、図８から明確なように、厚みｄが増しても、相対強度はほとんど変化していない。これはつまり、周辺部１２２の厚みｄはランプの割れにほとんど依存していないということが言える。
【００２３】
上記のような結果となった理由としては、ランプの割れのメカニズムが大きく関係しており。発明者の検証の結果、割れの原因は、ガラス表面に生じた小さなキズであることを突き止めた。そして、このキズはガラス表面の状態を調べた結果、周辺部１２２の端部に最も発生している傾向があった。このように、周辺部１２２の端部にキズが生じている場合、ランプに応力が集中するため、そのキズを起点として、図９に示しているような割れが発生したと考えられる。なお、このようなキズは、ガラス基板を所定の大きさに切断する工程等で発生したと考えられ、キズが生じないようにするのは極めて困難である。しかし、このようなキズが生じても、周辺部１２２の厚みＤを厚くし、ランプにかかる応力を小さくすることにより、周辺部１２２に生じる割れを防止できることがわかった。
【００２４】
なお、波状部１２１の厚みｄにランプの割れがほとんど依存しない理由しては、波状部１２１には割れの原因となるようなキズが生じにくいためであると考えられる。ちなみに、ランプがＲ面で構成されていれば、キズはさらに発生しにくい。また、キズが生じたとしても、波状部１２１には割れの原因となるような大きな応力が加わりにくいと考えられる。したがって、周辺部１２２の厚みＤが所要の厚みであれば、波状部１２１の厚みｄを薄くしても問題がないことを見出した。そこで、Ｄ＝０．７ｍｍ、ｄ＝０．５ｍｍとした本発明のランプと、ｄ＝Ｄ＝０．７ｍｍとした従来のランプを製作したところ、３０％程度軽量であった。また、ガラスの使用量が減り、熱容量が減少したことにより、始動直後からのランプの温度立ち上がりが早くなり、ランプの立ち上がりが早くなる傾向があった。
【００２５】
ここで、周辺部１２２の厚みＤは、０．７０ｍｍ以上であれば、通常の使用において割れを防止でき、０．８５ｍｍ以上であれば強い衝撃等が加わっても割れを防止できることを確認した。したがって、周辺部１２２の厚みＤは０．７０ｍｍ以上、好ましくは、０．８５ｍｍ以上であるのが良い。なお、周辺部１２２の厚みＤは、厚くなりすぎると変形ガラスの作成が困難になるため、１．３ｍｍ以下であるのが望ましい。また、本発明によれば、波状部１２１の厚みｄは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度まで薄くすることが可能であることが確認されている。
【００２６】
したがって、本実施の形態では、変形ガラス基板１２の波状部１２１のガラス基板の厚みをｄ、周辺部１２２のガラス基板の厚みをＤとしたとき、ｄ＜Ｄであるため、従来と同程度の強度を維持しつつ、軽量化を図ることができる。
【００２７】
また、周辺部１２２のガラス基板の厚みＤが、Ｄ≧０．７ｍｍであることにより、通常の使用において周辺部１２２の割れの発生を防止できるだけの強度を維持することができる。
【００２８】
さらに、変形ガラス基板１２がＲ面によって構成されているため、割れの原因となるキズが波状部１２１に生じにくくなる。したがって、波状部１２１の厚みｄをさらに薄くすることができる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図１０は、本発明の第２の実施の形態の平面型蛍光ランプの断面図である。この第２の実施の形態の各部について、第１の実施の形態の平面型蛍光ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００３０】
第２の実施の形態は、２枚の変形ガラス基板１２ａ、１２ｂとで構成している。そして、第１の実施の形態と同様に波状部１２ａ１、１２ｂ１の厚さｄよりも、周辺部１２ａ２、１２ｂ２の厚さＤの方が厚くなっている。この実施の形態においても、図９のような割れを抑制することができることが実験的に確認された。
【００３１】
したがって、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様、軽量で、かつ変形ガラス基板１２の割れを抑制することができる。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。
【００３３】
変形ガラス基板１２の波状部１２１の厚みｄは、一様な厚さの場合に限定されず、例えば、図１１のように、ガラス基板１１を支持する部分を厚くしたような形状のガラス基板であってもよい。この際、その部分の厚みをｄ１、その他の部分の厚みをｄ２としたとき、ｄ１＞Ｄ、ｄ２＜Ｄであったとしても、変形ガラス基板１２の厚みをＤで形成したときと比較して、軽量であれば本発明に含まれるものとする。
【００３４】
また、周辺部１２２の厚みＤも、一様な厚さの場合に限定されない。例えば、図１２のように端部のみが厚くなっていても良い。この際、その部分の厚みをＤ２、周辺部１２２において最も薄い部分の厚みをＤ１としたとき、Ｄ１＜ｄ、Ｄ２＞ｄであったとしても、本発明の割れを防止する上で重要なのはＤ２の厚みであるため、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプを前面側の全体図。
【図２】図１の背面側の全体図。
【図３】図２のＸ−Ｘ’の断面を矢印方向から見た図。
【図４】図２のＹ−Ｙ’の断面を矢印方向から見た図。
【図５】図２のＺ−Ｚ’の断面を矢印方向から見た図。
【図６】本発明の平面型蛍光ランプの寸法、材料等の一仕様を示す図。
【図７】変形ガラス基板の波状部および周辺部の厚さを変えて引っ張り強度試験を行ったときの相対強度を示す図。
【図８】図７をグラフ化した図。
【図９】割れが生じた平面型蛍光ランプの図。
【図１０】第２の実施の形態の平面型蛍光ランプの断面図。
【図１１】凹凸部の変形例。
【図１２】周辺部の変形例。
【符号の説明】
【００３６】
１  放電容器
１１ガラス基板
１１１  穴部
１２  変形ガラス基板
１２１  波状部
１２２  周辺部
１３  放電セル
２１、２２  フリットガラス
３  排気チップ
４１、４２  蛍光体層
５１、５２  外部電極
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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