(57)【要約】【課題】  バリア放電方式の平面型放電ランプにおいて、点灯初期の輝度の立上り時間を短縮すると共に、電極部の過度の温度上昇による電極と放電媒体とを分離する誘電体層やガラス容器が溶融するのを防止できる平面型放電ランプ点灯システムを提供する。【解決手段】  この平面型放電ランプ点灯システムは、平面型放電ランプＬの電極6a,6bの温度を検出し、点灯開始時に電極温度の上昇に従いランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させる制御をするものである。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の前面基板と背面基板とを対向させて配置し、両板間の内部を気密に封止した面状放電容器の内部に放電媒体を封入し、当該面状放電容器の外部又は内部に前記放電媒体と接触しないように少なくとも１対の電極を設けた平面型放電ランプと、
前記平面型放電ランプの電極の温度を直接的又は間接的に検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記平面型放電ランプに印加する電力値を指定する制御信号を生成する制御回路と、
前記制御信号に従った電力値を供給する電圧供給回路とを具備し、
前記電圧供給回路は、前記平面型放電ランプの点灯開始時に、前記電極温度の上昇に従い前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させる制御をすることを特徴とする平面型放電ランプ点灯システム。
【請求項２】
前記電圧供給回路は、前記平面型放電ランプに印加する電圧の振幅値を低くすることで、前記点灯開始時に前記電極温度の上昇に従い前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させることを特徴とする請求項１に記載の平面型放電ランプ点灯システム。
【請求項３】
前記電圧供給回路は、前記平面型放電ランプに印加する電圧の周波数を低くすることで、前記点灯開始時に前記電極温度の上昇に従い前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させることを特徴とする請求項１に記載の平面型放電ランプ点灯システム。
【請求項４】
前記電圧供給回路は、前記平面放電ランプに印加する電圧にＯＮ期間とＯＦＦ期間とを設けたＰＷＭ点灯とし、ＯＮ期間の比率を小さくすることで、前記点灯開始時に前記電極温度の上昇に従い前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させることを特徴とする請求項１に記載の平面型放電ランプ点灯システム。
【請求項５】
前記電圧供給回路は、前記平面型放電ランプの点灯開始時に、前記電極温度が所定値を超えないように前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させる制御をすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の平面型放電ランプ点灯システム。
【請求項６】
前記電圧供給回路は、略正弦波形の電圧を前記平面型放電ランプに供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の平面型放電ランプ点灯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面型放電ランプ点灯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイのバックライト光源や照明装置として、特開平１１−２０４０８０号公報（特許文献１）に記載された平面型放電ランプが知られている。この従来の平面型放電ランプは、特許文献１の図１（ａ）に示されているように、例えば、ソーダガラス等からなる透光性の前面板２０とソーダガラスやセラミック等からなる背面基板１０と側板３０とが例えば低融点ガラスで一体に気密封着され、扁平状の放電容器を構成している。そして前面板２０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５０によって覆われ、絶縁基板１０の内面には蛍光体６０が塗布されており、密閉容器の放電空間７０には水銀や希ガスの放電ガスが封入されている。
【０００３】
この従来の平面型放電ランプでは、放電電極４０，４１間に高周波電圧を印加することにより、放電空間７０内に放電が発生し、放電で放電媒体である水銀から発生した紫外線により蛍光体６０が励起されて発光し、その光が前面板２０を通して外部に放射される。
【０００４】
この種の放電媒体として水銀を封入した平面型放電ランプの明るさは、封入されている水銀の蒸気圧、すなわち、ランプの管壁温度に大きく影響される。ランプの発光効率が最高となるランプ管壁温度は４０℃〜６０℃であり、これよりも高くても低くても、ランプ効率は低下する。
【０００５】
一方、一般的な特性として、平面型放電ランプは、放電容器を構成するガラス材料の熱容量が大きいため、管壁温度が一定の動作温度に達するにはかなりの時間を要する。その結果、点灯初期は輝度の立上りが遅く、所定の明るさに達するまでかなりの時間を要する問題点があった。
【０００６】
この問題点を解決するものとして、同特許文献１の図１（ｂ）には、放電容器の外表面に加熱手段８０を設けて、始動時に密閉容器を加熱してガラスの管壁温度の上昇を促進させることにより、輝度の立上り特性を改善する技術が開示されている。しかしながら、この従来技術にあって、加熱手段８０にヒーターを用いる構成の場合、ヒーターやヒーター制御回路が必要であり、放電点灯以外の部品を多く搭載しなければならず、装置コストの大幅な上昇が避けられない問題点があった。
【０００７】
また、ランプの形状が異なるが、水銀を含有する放電媒体を封入した冷陰極放電ランプを用いた液晶ディスプレイの輝度の立上り特性を改善するものとして、特開平９−２８８２６２号公報（特許文献２）には下記の技術が記載されている。この特許文献２の図２に示されているように、インバータ回路１０は、定電圧回路９から供給される直流電圧９０を所定周波数の交流に変換し、ランプに電圧を供給する。サーミスタ４は、冷陰極蛍光ランプの陽光柱の中央部のガラス管外壁に設置され、ランプの温度に応じたサーミスタ出力電圧４０を出力している。温度制御部７は、サーミスタ出力電圧４０に応じたコントロールＤＣ電圧７２を輝度制御部８に対して出力する。輝度制御部８は、コントロールＤＣ電圧７２及びそのときのユーザー設定値に応じたデューティ比の調整信号８０をインバータ回路１０に出力する。インバータ回路１０は、該調整信号８０に従って直流電圧９０の入力をＯＮ／ＯＦＦすることでランプヘ供給される交流電圧のデューティ比を調整する。これにより、同特許文献２の図３に示されているように、ランプの管壁温度に応じて電圧のデューティ比を制御しながらランプは点灯される。そしてこの従来例では、点灯初期のランプの温度が低い場合には、デューティ比を高くすることでランプヘの投入電力を増加させてランプの発熱を促進し、ランプの温度上昇にしたがってデューティ比を小さくするような制御を行う。
【０００８】
ところが、電極と放電媒体を誘電体層やガラス容器によって遮断する構成のバリア放電方式の平面型放電ランプの場合、上記の点灯システムを適用すると以下の問題を生じる。つまり、バリア放電方式の平面型放電ランプの場合、電極部の温度が極度に増加すると、電極と放電媒体とを分離する誘電体層やガラス容器が溶融することがあるので、電極部の温度を規定値以下に保つ必要がある。しかしながら、特許文献２の図２、図３に示されている点灯システムのように、温度を検出する部分がランプの陽光柱部分の場合、電極部の温度検出ができないことから、最悪の場合には電極部の温度が上昇し、放電媒体を分離する誘電体層やガラス容器が溶融する可能性がある。特にランプが大型化した場合、ランプの中央部の管壁温度の上昇速度は、電極部の管壁温度の上昇速度に対して非常に遅くなるため、危険度は増加する。
【特許文献１】特開平１１−２０４０８０号公報
【特許文献２】特開平９−２８８２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した従来の技術的な課題に鑑みてなされたもので、電極と放電媒体を誘電体層やガラス容器によって遮断する構成のバリア放電方式の平面型放電ランプにおいて、点灯初期の輝度の立上り時間を短縮すると共に、電極部の過度の温度上昇による電極と放電媒体とを分離する誘電体層やガラス容器が溶融するのを防止できる平面型放電ランプ点灯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明の平面型放電ランプ点灯システムは、透光性の前面基板と背面基板とを対向させて配置し、両板間の内部を気密に封止した面状放電容器の内部に放電媒体を封入し、当該面状放電容器の外部又は内部に前記放電媒体と接触しないように少なくとも１対の電極を設けた平面型放電ランプと、前記平面型放電ランプの電極の温度を直接的又は間接的に検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記平面型放電ランプに印加する電力値を指定する制御信号を生成する制御回路と、前記制御信号に従った電力値を供給する電圧供給回路とを具備し、前記電圧供給回路は、前記平面型放電ランプの点灯開始時に、前記電極温度の上昇に従い前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させる制御をすることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の平面型放電ランプ点灯システムにおいて、前記電圧供給回路は、前記平面型放電ランプに印加する電圧の振幅値を低くすることで、前記点灯開始時に前記電極温度の上昇に従い前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の平面型放電ランプ点灯システムにおいて、前記電圧供給回路は、前記平面型放電ランプに印加する電圧の周波数を低くすることで、前記点灯開始時に前記電極温度の上昇に従い前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１の平面型放電ランプ点灯システムにおいて、前記電圧供給回路は、前記平面放電ランプに印加する電圧にＯＮ期間とＯＦＦ期間とを設けたＰＷＭ点灯とし、ＯＮ期間の比率を小さくすることで、前記点灯開始時に前記電極温度の上昇に従い前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１〜４の平面型放電ランプ点灯システムにおいて、前記電圧供給回路は、前記平面型放電ランプの点灯開始時に、前記電極温度が所定値を超えないように前記平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させる制御をすることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１〜５の平面型放電ランプ点灯システムにおいて、前記電圧供給回路は、略正弦波形の電圧を前記平面型放電ランプに供給することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電圧供給回路によって平面型放電ランプの点灯開始時に、電極温度の上昇に従い平面型放電ランプに供給する管電力を連続的又は段階的に減少させる制御をすることで、点灯初期の輝度の立上り時間を短縮すると共に、電極部の過度の温度上昇による電極と放電媒体とを分離する誘電体層やガラス容器が溶融するのを防止できる平面型放電ランプ点灯システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１８】
本発明の１つの実施の形態の平面型放電ランプ点灯システムを適用するバリア放電方式の平面型放電ランプの構造を図１〜図３に示す。透光性のガラス板から構成される前面基板１と、側壁部３とスペーサ５とを一体的に形成した背面基板２を略一定の間隔で対向させて配置し、周辺部をフリットガラス７で封着して平面型放電容器を形成している。この平面型放電容器の内部には、放電媒体として水銀蒸気、キセノン、クリプトン、アルゴン、ネオン、ヘリウムの内の１つを単独もしくは２種類以上を混合して、数ｋＰａから数１００ｋＰａの封入圧力で封入してある。封入ガスの一例としては、水銀蒸気とアルゴンとネオンの混合気体であり、ネオンとアルゴンガスの比率は、発光効率及びランプの低電圧始動を優先させる場合は５０：５０〜９９：１とネオンの配合比を多くした構成とし、発光の立上り速度を優先させる場合は１：９９〜５０：５０とアルゴンの配合比を多くした構成をとる。ガス圧力に関しては、１Ｔｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒの範囲であり、好ましくは低電圧始動性、発光効率、寿命の観点から、２０〜１００Ｔｏｒｒの範囲に設定する。
【００１９】
前面基板１の外面には、放電容器の端部に沿って、高圧電圧を印加する外部電極６ａと低圧電圧を印加する外部電極６ｂとを、放電媒体と接触しないように配置してある。本例の場合、外部電極６ａ，６ｂと放電媒体との遮断は、前面基板１自身で行っているが、誘電体層を用いて遮断しても構わない。また本例では、両方の電極６ａ，６ｂを放電媒体と遮蔽する構成にしているが、一方の電極を内部電極とし、他方の電極だけを放電媒体と遮断するような構成でも構わない。また、本例では、外部電極６ａ，６ｂは前面基板１にのみ設けているが、外部電極６ａ，６ｂを背面基板２のみに形成した構成や、前面基板１と背面基板２との両面に形成する構成や、前面基板１、背面基板２及び前面基板１と背面基板２とを接合する側面に形成する構成をとることもできる。
【００２０】
電極６ａ，６ｂの形成方法としては、アルミニウムなどの導電性テープを導電性接着剤を介して放電容器上に形成する方法や、銀などの金属粉と溶剤とバインダーとを混合させた導電性ペーストをスクリーン印刷、ディスペンサー塗布又は浸漬によリ放電容器表面に塗布した後、乾燥、焼成を行って形成する方法や、スズ、インジウム、ビスマス、鉛、亜鉛、アンチモン又は銀を少なくとも１種以上含む半田を加熱溶融したものを、例えば、超音波振動を加えながらディスペンサーや浸漬により放電容器の表面に塗布する方法をとることができる。さらに、電極層と放電容器との接着性を高めるために、電極６ａ，６ｂが形成される位置の放電容器の表面を、例えばサンドブラスト処理で凹凸化する方法をとることができる。
【００２１】
外部電極６ａ，６ｂの形状は、図示した帯形状とする以外に、スペーサで分離した各放電空間８ヘ向かって凸部を形成するなど、多彩な異形状をとることができる。また、図１〜図３では一対の電極を示したが、複数対の電極構成とすることも可能である。
【００２２】
背面基板２に一体的に形成された細長状のスペーサ５は、所定の間隔で配置されており、前面基板１と背面基板２との間隔を一定に保つとともに、放電容器の内外気圧差によるランプの爆縮による破損を防止する。また、スペーサ５は、電極６ａ，６ｂに対して垂直方向に配置されており、電極６ａ，６ｂ間を複数の放電領域に分割している。このスペーサ５の形状は、図に示す断面台形状以外に、図４（ａ）に示すような波型形状、図４（ｂ）に示すような半楕円形状など任意形状をとることができる。また、図４（ｃ）に示すように、前面基板１と背面基板２を平板形状とし、スペーサ５を別個に設けた構成とすることもできる。また、本例では、背面基板２を熱加工して一体的に形成しているが、図４（ｄ），（ｅ）に示すように前面基板１を熱加工して平板の背面基板２と張り合わせる構成や、図４（ｆ）に示すように前面基板１と背面基板２を共に熱加工して張り合わせる構成もとることができる。
【００２３】
スペーサ５によって分割された放電空間８の大きさは、要求されるランプの始動電圧、管電圧及び光量に応じて設定され、例えば、放電空間の幅Ｗが０．５〜３０ｍｍの範囲で、放電空間の高さＨが０．５〜６ｍｍの範囲で設定される。図４の各例では、各放電空間８の断面積を全て同一にした場合を図示しているが、場所によって放電空間の断面積を異なる構成とすることも可能である。
【００２４】
前面基板１、背面基板２、スペーサ５の内側には、それぞれ、蛍光体層４が形成されている。この蛍光体層４は、放電によって放電媒体から放射される紫外線を可視光に変換する。蛍光体層４は、一般照明、冷陰極放電ランプ、ＰＤＰに使用される蛍光体が用いられ、単独で又は発光色の異なる数種類の蛍光体が混合して塗布されている。尚、異なる発光色の蛍光体を個別に縞状に又はドット状に塗布して蛍光体層４を構成することもできる。光を取り出す側の前面基板１の蛍光体層４は、背面基板２側からの蛍光体の光を損失なく透過させるために、例えば、平均粒径（１次粒子径）が約２．５μｍ以上の蛍光体粒子を、厚さ５〜１５μｍと薄く形成する構成とする。一方、光を取り出さない背面基板２の蛍光体層４は、光を前面基板１側に多く導くために、例えば、平均粒径が約２．５μｍ以下の蛍光体粒子を厚さ３０〜１００μｍと厚く形成して、反射輝度を高める構成とする。
【００２５】
また、図示していないが、電極６ａ，６ｂが形成されている基板において、電極が形成される位置の基板内側に蛍光体層がある場台、蛍光体層が放電によりスパッタリングされてガスの消耗速度を速めることから、電極６ａ，６ｂが設けられる位置の基板内側には蛍光体層を設けない構成も一般的である。
【００２６】
背面基板２と蛍光体層４との間には、微粒子の金属酸化物の反射層を形成することもできる。また、前面基板１及び背面基板２と蛍光体層４との間に、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどの金属酸化物の層を形成し、水銀がガラス表面に移動するのを防止したり、放電から発生する紫外線を吸収させたりすることも可能である。尚、本例では、両方のガラス基板１，２の内面に蛍光体層４を設けているが、どちらか一方の蛍光体層を省略する構成にすることもできる。また、当該ランプの用途によっては、前面基板１と背面基板２との両方の蛍光体層４を省略して、放電媒体から放射される可視光を直接利用する形態もとることができる。
【００２７】
上記構成の平面型放電ランプＬを点灯させる平面型放電ランプ点灯システムを図５に示す。電極６ａの近傍には、例えば、サーミスタ等の電極部温度検出器１１が設置され、間接的に電極６ａの温度を検出するようにしてある。この電極部温度検出器１１には、あらかじめ、その出力と実際の電極部の温度とを計測して求めた相関式を保持させてあり、自器の測定値を相関式に当てはめることにより電極部の実温度を判断し、これを電極部温度として制御回路１２に出力するようにしてある。
【００２８】
制御回路１２は、電極部温度検出器１１の出力する温度情報に基づいて、例えば、図６に示す電極温度と投入電力との関係に基づいてランプに投入する電力を決定し、電力値を指定する信号を電圧供給回路１３に出力する。図６の関係では、電極部温度が高いほど投入する電力を低くするように設定してあり、また、電極と放電容器を分離する誘電体層やガラス容器が溶融する限界温度に近づくほど電力値の減衰率を大きくして限界温度に達しないように配慮している。
【００２９】
電圧供給回路１３は、例えば直流の電圧のような駆動用電圧を、例えば正弦波交流のようなランプＬに印加する電圧に変換すると同時に、制御回路１２から出力される電力値を指定する信号に従って、ランプＬに供給する電力を調整する。
【００３０】
制御の一例を図７に示す。点灯初期（ＳＴＥＰ１）において、電極部温度が低い場合は、ランプＬの電極６ａ，６ｂに供給する電力値を高くして、ランプＬの発熱を促進し、ランプの温度が上昇するに従い、ランプヘ投入する管電力値をＳＴＥＰ２，ＳＴＥＰ３のように段階的に減少させて輝度を一定に保つように制御する。その結果、一定の電力を加える場合に比べて、輝度の立上り時間を短縮することができる。また、電力の変更制御を連続的に行うことにより、電力の切替時の発光のちらつきを低減することができる。
【００３１】
点灯開始時に管電力を低減する手段としては、
（ｉ）図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、ランプＬに印加する電圧の振幅値を低くする方法、
（ii）図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、ランプＬに印加する電圧の周波数を低くする方法、あるいは、
（iii）図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、ランプＬに印加する電圧にＯＮ期間とＯＦＦ期間を設けて、そのＯＮ期間の比率を小さくする方法、
をとることができる。尚、これら（ｉ）〜（iii）の方法を２つ又は３つ組み合わせて用いることもできる。また、印加電圧を正弦波にすることで、高調波に起因するノイズの発生を軽減することができる。
【００３２】
本実施の形態の平面型放電ランプ点灯システムによれば、点灯初期の輝度の立上り時間を短縮すると共に、電極部の過度の温度上昇による電極と放電媒体とを分離する誘電体層やガラス容器が溶融するのを防止することができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）図１１を用いて、本発明の第２の実施の形態である平面型放電ランプ点灯システムについて説明する。本実施の形態は、図１〜図３に示した第１の実施の形態のものと同様の平面型放電ランプＬをバックライト光源Ｂ／Ｌとし、それを点灯させるものである。
【００３４】
バックライトＢ／Ｌの筐体は、フロントフレーム２１ａとバックフレーム２１ｂから構成されている。ランプＬは、バックケース２１ｂの底面から０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ離間して配置してあり、固定用部材２２ａ，２２ｂで固定してある。ランプＬの発光の均一性をさらに向上させるために、ランプＬの前面基板側（図１１（ｂ）において上面側）には約０．１ｍｍ〜３０ｍｍの間隔をおいて透過率が４０％以上の拡散板２３が配置されている。さらに、発光の均一性や輝度を向上させる場合は、拡散板２３の上面に、拡散シート、集光シート、偏光反射シートが配置される。電極６ａの近傍には、例えば、サーミスタ等の温度検出器８が固定用部材２２ａを介して設置され、間接的に電極６ａの温度を検出する構成である。
【００３５】
本実施の形態にあっても、電極６ａ，６ｂに対する電圧印加回路は第１の実施の形態と同様であり、また電圧印加の方式も第１の実施の形態と同様である。これにより、バックライト点灯システムとして、その光源である平面型放電ランプＬの点灯初期の輝度の立上り時間を短縮すると共に、電極部の過度の温度上昇による電極と放電媒体とを分離する誘
電体層やガラス容器が溶融するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の平面型放電ランプ点灯システムにより点灯させる平面型放電ランプの斜視図。
【図２】図１の平面型放電ランプの上側から見た一部破断斜視図。
【図３】図１の平面型放電ランプの下側から見た一部破断斜視図。
【図４】図１の平面型放電ランプの変形例群の各断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の平面型放電ランプ点灯システムのブロック図。
【図６】図１に示した平面型放電ランプの電極部温度と投入管電力との関係を示すグラフ。
【図７】本発明の第１の実施の形態の平面型放電ランプ点灯システムによる電力制御の特性グラフ。
【図８】本発明の第１の実施の形態の平面型放電ランプ点灯システムにより電圧振幅を制御する制御例における管電圧波形図。
【図９】本発明の第１の実施の形態の平面型放電ランプ点灯システムにより電圧周波数を制御する制御例における管電圧波形図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態の平面型放電ランプ点灯システムにより電圧印加期間を制御する制御例における管電圧波形図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の平面型放電ランプ点灯システムを適用するバックライトの正面図及び断面図。
【符号の説明】
【００３７】
Ｌ  平面型放電ランプ
１  前面基板
２  背面基板
６ａ，６ｂ  外部電極
１１  電極部温度検出器
１２  制御回路
１３  電圧供給回路
【図１】
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【図２】
2007087901.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007087901.tif 000006
【図５】
2007087901.tif 000007
【図６】
2007087901.tif 000008
【図７】
2007087901.tif 000009
【図８】
2007087901.tif 000010
【図９】
2007087901.tif 000011
【図１０】
2007087901.tif 000012
【図１１】
2007087901.tif 000013