(57)【要約】【課題】発光効率の高い平面照明装置を提供する。【解決手段】平面照明装置は、第１基板１０と、第２基板２０と、両基板間に放電用ガスが密封された密閉空間と、複数の第１電極４０と、第１電極４０と対を成す複数の第２電極５０とを備え、第１電極４０と第２電極５０との間で起こる放電を利用して光を出射する。第１基板１０および第２基板２０には、蛍光体層１１，２３が設けられている。第１電極４０および第２電極５０は、密閉空間において放電により発生する紫外線が第１基板１０および第２基板２０に向かって放射状に拡散するように、密閉空間に設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、該第１基板に対向する第２基板と、両基板間に放電用ガスが密封された密閉空間と、複数の第１電極と、該第１電極と対を成す複数の第２電極とを備え、該第１電極と該第２電極との間で起こる放電を利用して光を出射する平面照明装置であって、
前記第１基板および前記第２基板の少なくとも何れか一方に、蛍光体層が設けられており、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方は、前記密閉空間において放電により発生する紫外線が前記第１基板および前記第２基板に向かって放射状に拡散するように、前記密閉空間に設けられていることを特徴とする平面照明装置。
【請求項２】
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方は、前記密閉空間において、前記第１基板および前記第２基板から離間して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項３】
前記第１電極および前記第２電極は、ワイヤ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項４】
前記第１電極および前記第２電極は、断面形状が円形あるいは矩形であることを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項５】
前記第１電極および前記第２電極は、前記第１基板および前記第２基板と平行に、交互に並んで配されていることを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項６】
前記第１基板は、当該平面照明装置の光の出射側に配されており、
前記第２基板は、前記第１基板に対向する面に、周囲が隔壁で囲まれた複数の凹部を有し、各凹部の表面に、蛍光体層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項７】
前記凹部は、前記第２基板において格子状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の平面照明装置。
【請求項８】
前記凹部を構成する前記隔壁は、前記第１基板側に近づくにつれて該隔壁の断面が細くなるように、テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の平面照明装置。
【請求項９】
前記凹部は、該凹部を含む前記第２基板の表面積が前記第１基板の表面積の２倍以上となるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の平面照明装置。
【請求項１０】
前記第１基板は、当該平面照明装置の光の出射側に配されており、
前記第２基板は、ガラス材料で形成されているとともに、前記第１基板に対向する側とは反対側に反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項１１】
前記密閉空間に、放電の起動用の第３電極が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項１２】
前記密閉空間に設けられる前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方は、前記第１基板または前記第２基板に設けられた支持部材により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項１３】
前記第１基板は、当該平面照明装置の光の出射側に配されており、
前記第２基板は、金属材料で形成されているとともに、前記第１基板に対向する側に蛍光体層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面照明装置。
【請求項１４】
前記第１電極が前記密閉空間に設けられているとともに、前記第２基板が前記第２電極として機能することを特徴とする請求項１３に記載の平面照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極間の放電を利用して光を出射する平面照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ放電を利用した照明技術・製品の代表は蛍光灯である。蛍光灯は、熱電子放出等を放電のトリガーとするプラズマ放電により発生した紫外光による蛍光発光を利用している。蛍光灯の発光効率は６０〜１００ｌｍ／ｗ、輝度は約３００ｃｄ／ｍ２以上、実質的な寿命は６０００〜８０００時間であり、技術的には完成の域に近く、加えて比較的低価格で市販されており、現在、照明分野における世界の主流となっている。
【０００３】
一方、近年では、軽量かつ大面積の照明装置の開発が進められている。しかし、従来の蛍光灯方式では、発光効率の高い陽光柱紫外線による蛍光発光を利用しており、比較的長い管状の構造を要するため、大面積化には適さない。また、陽光柱紫外線の発生には微量の水銀が使用されているため、環境上の問題もある。さらに、電子放出には加熱した電極を用いるため、寿命が短い等の問題もある。
【０００４】
そこで、従来の蛍光灯方式とは異なる構造を有する大面積の平面型の照明装置（以下、平面照明装置という）が提案されており、例えば特許文献１に開示されている。図２９は、特許文献１に係る平面照明装置の構成を示す斜視図である。同図に示すように、この平面照明装置（平面蛍光ランプ）は、蛍光体層（蛍光体物質）１１１が形成された前面パネル１１０と、反射板１２０、第１の電極部１３０および第２の電極部１４０、誘電体層１５０、蛍光体層１６０が、前面パネル１１０に向かってこの順に形成された背面パネル１７０と、前面パネル１１０および背面パネル１７０を支持し、内部の放電空間を封止するサポート１８０とを有する。また、第１の電極部１３０および第２の電極部１４０は、交互に配置されており、放電空間にはＸｅなどの放電ガスが封入されている。上記の構成において、平面照明装置は、２つの電極間の放電より発生した紫外線が蛍光体層を励起することにより可視光を発生する。これにより、従来の蛍光灯方式ではなし得なかった大面積の照明装置を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５２５８０６号公報（２００７年９月６日公表）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の平面照明装置は、発光効率が２８ｌｍ／Ｗ程度であり、市販の蛍光灯の発光効率（６０〜１００ｌｍ／Ｗ）には及ばず、実用的なレベルには達していない。今後、平面照明装置が市場に普及するためには、発光効率を蛍光灯レベルにまで高めることが必要である。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光効率の高い平面照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る平面照明装置は、上記の課題を解決するために、
第１基板と、該第１基板に対向する第２基板と、両基板間に放電用ガスが密封された密閉空間と、複数の第１電極と、該第１電極と対を成す複数の第２電極とを備え、該第１電極と該第２電極との間で起こる放電を利用して光を出射する平面照明装置であって、
前記第１基板および前記第２基板の少なくとも何れか一方に、蛍光体層が設けられており、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方は、前記密閉空間において放電により発生する紫外線が前記第１基板および前記第２基板に向かって放射状に拡散するように、前記密閉空間に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、密閉空間において、第１電極と第２電極との間で起こる放電により発生した紫外線が、第１基板および第２基板に向かって放射状に拡散する。そのため、紫外線が第１基板および第２基板の少なくとも何れか一方に設けられた蛍光体層の全面に均一に照射されるため、蛍光体層の全面から均一な光が発生し、平面照明装置の全面から可視光として出射される。よって、従来と比較して発光効率を高めることができる。
【００１０】
前記平面照明装置では、
前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方は、前記密閉空間において、前記第１基板および前記第２基板から離間して設けられている構成であってもよい。
【００１１】
前記平面照明装置では、
前記第１電極および前記第２電極は、ワイヤ状に形成されている構成であってもよい。
【００１２】
前記平面照明装置では、
前記第１電極および前記第２電極は、断面形状が円形あるいは矩形であってもよい。
【００１３】
前記平面照明装置では、
前記第１電極および前記第２電極は、前記第１基板および前記第２基板と平行に、交互に並んで配されている構成であってもよい。
【００１４】
前記平面照明装置では、
前記第１基板は、当該平面照明装置の光の出射側に配されており、
前記第２基板は、前記第１基板に対向する面に、周囲が隔壁で囲まれた複数の凹部を有し、各凹部の表面に、蛍光体層が設けられている構成であってもよい。
【００１５】
上記の構成によれば、蛍光体層の表面積を増大させることができるため、平板状の背面板を有する従来の平面照明装置よりも、可視光の光量を飛躍的に増大させることができる。また、第１基板の全面から均一に可視光を取り出すことができるため、発光効率をさらに高めることでき、また輝度の向上および均一化を図ることもでき、平面照明装置の大面積を実現することができる。
【００１６】
前記平面照明装置では、
前記凹部は、前記第２基板において格子状に形成されている構成であってもよい。
【００１７】
前記平面照明装置では、
前記凹部を構成する前記隔壁は、前記第１基板側に近づくにつれて該隔壁の断面が細くなるように、テーパ状に形成されている構成であってもよい。
【００１８】
前記平面照明装置では、
前記凹部は、該凹部を含む前記第２基板の表面積が前記第１基板の表面積の２倍以上となるように形成されている構成であってもよい。
【００１９】
前記平面照明装置では、
前記第１基板は、当該平面照明装置の光の出射側に配されており、
前記第２基板は、ガラス材料で形成されているとともに、前記第１基板に対向する側とは反対側に反射膜が設けられている構成であってもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、第２基板の蛍光体層で発生した可視光のうち、裏面方向の可視光が、第２基板の裏面に形成された反射膜により第１基板方向に反射される。これにより、輝度および発光効率をさらに高めることができる。
【００２１】
前記平面照明装置では、
前記密閉空間に、放電の起動用の第３電極が設けられている構成であってもよい。
【００２２】
これにより、放電開始電圧を下げることができる。
【００２３】
前記平面照明装置では、
前記密閉空間に設けられる前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方は、前記第１基板または前記第２基板に設けられた支持部材により支持されている構成であってもよい。
【００２４】
これにより、第１電極および第２電極の撓みを抑えることができる。
【００２５】
前記平面照明装置では、
前記第１基板は、当該平面照明装置の光の出射側に配されており、
前記第２基板は、金属材料で形成されているとともに、前記第１基板に対向する側に蛍光体層が設けられている構成であってもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、第２基板を反射膜として利用することができるため、新たに反射膜を設ける必要ながない。よって、平面照明装置のさらなる軽量化および薄型化が可能となる。
【００２７】
前記平面照明装置では、
前記第１電極が前記密閉空間に設けられているとともに、前記第２基板が前記第２電極として機能する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明の平面照明装置は、前記第１基板および前記第２基板の少なくとも何れか一方に、蛍光体層が設けられており、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも何れか一方は、前記密閉空間において放電により発生する紫外線が前記第１基板および前記第２基板に向かって放射状に拡散するように、前記密閉空間に設けられている構成である。これにより、発光効率の高い平面照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図３に示す実施の形態１に係る平面照明装置のＡ−Ｂ断面図である。
【図２】図３に示す実施の形態１に係る平面照明装置のＣ−Ｄ断面図である。
【図３】実施の形態１に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る平面照明装置の放電の様子を示す模式断面図である。
【図５】変形例１に係る平面照明装置の背面板の概略構成を示す斜視図である。
【図６】変形例１に係る平面照明装置の断面図である。
【図７】変形例２に係る平面照明装置の第１電極および第２電極の概略構成を示す斜視図である。
【図８】変形例２に係る平面照明装置の断面図である。
【図９】図１０に示す変形例４に係る平面照明装置のＡ−Ｂ断面図である。
【図１０】変形例４に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１１】図１３に示す変形例５に係る平面照明装置のＡ−Ｂ断面図である。
【図１２】図１３に示す変形例５に係る平面照明装置のＣ−Ｄ断面図である。
【図１３】変形例５に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１４】図１６に示す変形例６に係る平面照明装置のＡ−Ｂ断面図である。
【図１５】図１６に示す変形例６に係る平面照明装置のＣ−Ｄ断面図である。
【図１６】変形例６に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１７】図１９に示す変形例７に係る平面照明装置のＡ−Ｂ断面図である。
【図１８】図１９に示す変形例７に係る平面照明装置のＣ−Ｄ断面図である。
【図１９】変形例７に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２０】変形例８に係る平面照明装置の放電の様子を示す模式断面図である。
【図２１】図２３に示す実施の形態２に係る平面照明装置のＡ−Ｂ断面図である。
【図２２】図２３に示す実施の形態２に係る平面照明装置のＣ−Ｄ断面図である。
【図２３】実施の形態２に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２４】図２６に示す変形例９に係る平面照明装置のＡ−Ｂ断面図である。
【図２５】図２６に示す変形例９に係る平面照明装置のＣ−Ｄ断面図である。
【図２６】変形例９に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２７】実施の形態２に係る平面照明装置の背面板を示す図である。
【図２８】実施の形態２に係る平面照明装置の背面板を示す図である。
【図２９】従来の平面照明装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態１について図面に基づいて以下の通り説明する。
【００３１】
図３は本実施の形態における平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図であり、図１は図３の平面照明装置のＡ−Ｂ断面図であり、図２は図３の平面照明装置のＣ−Ｄ断面図である。
【００３２】
まず、本実施の形態１に係る平面型の照明装置（以下、平面照明装置という）の概略構成について説明する。
【００３３】
平面照明装置は、光の出射側に配される前面板１０（第１基板）と、前面板１０に対向配置される背面板２０（第２基板）と、前面板１０および背面板２０の間に挟持される支持体３０とを備え、これらが貼り合わされて構成されている。
【００３４】
前面板１０は、裏面（背面板側）に蛍光体層１１が設けられている。背面板２０は、前面板側に微細な隔壁で囲まれた複数の凹部２１が形成されており、凹部２１の表面には反射膜２２と蛍光体層２３がこの順に積層されている。支持体３０は、周囲が隔壁で囲まれ、前面板側および背面板側は開口されている。これにより、前面板１０および背面板２０の間には、密閉空間が形成されている。
【００３５】
また、平面照明装置は、放電用の電極を複数備えている。放電用の電極は、複数の第１電極４０と、第１電極４０と対を成す複数の第２電極５０とで構成され、第１電極４０および第２電極５０は、支持体３０に設けられている。これにより、第１電極４０および第２電極５０は、密閉空間において、前面板１０および背面板２０から離間して配置された構成となっている。
【００３６】
本実施の形態に係る平面照明装置は、例えば以下の効果を奏する。
（１）市販の蛍光灯並みの高い発光効率を実現できる。
（２）蛍光体の表面積を増大して、可視光発光量を大幅に増加させることができる。
（３）蛍光体層と隔壁を含む背面板表面との間に反射膜を形成することにより、発生した光を前面板側に導くことができ、可視光として有効に利用することができる。
【００３７】
以下、平面照明装置の構成および機能について、より具体的に説明する。
【００３８】
平面照明装置では、上記のように、前面板１０と背面板２０とを支持体３０を介して貼り合わせて密閉空間を形成し、その密閉空間の中空に、複数の第１電極４０および第２電極５０を配置した構成を有している。ここで、密閉空間には放電ガスが封入されている。上記の構成において、対を成す第１電極４０および第２電極５０に電圧を印加するとプラズマ放電が行われ、これにより発生する紫外線が蛍光体層１１，２３を励起することにより、可視光が外部に出射する。
【００３９】
前面板１０は、板厚が２ｍｍのガラス基板であり、裏面には膜厚が約１０μｍの白色発光の蛍光体層１１が形成されている。
【００４０】
背面板２０は、板厚が３ｍｍのガラス基板であり、表面には深さ約１ｍｍでアスペクト比が１以上の隔壁で囲われた複数の凹部２１が形成されており、その表面積は、凹部２１がない場合（平板や前面板１０）と比較して約２倍以上になっている。また凹部２１の表面には、金属の反射膜２２が形成され、さらにその表面には、膜厚が約２０μｍの白色発光の蛍光体層２３が形成されている。なお、背面板２０は、平板状のガラス基板に蛍光体層が形成されている構成としても良い。また、凹部２１を構成する隔壁は、前面板１０側に近づくにつれて隔壁の断面が細くなるように、テーパ状に形成されていてもよい。
【００４１】
第１電極４０および第２電極５０は、第１電極４０および第２電極５０は、前面板１０および背面板２０と平行に、交互に並んで配されている。なお、第１電極４０および第２電極５０は、櫛歯状に形成され、互いの歯が噛み合うように配されていてもよい。すなわち、第１電極４０および第２電極５０が交互に並んで配されている。第１電極４０および第２電極５０は、表面が薄い銅被膜と、厚さ約０．１ｍｍのガラス材料で順次被覆された、直径約０．４ｍｍのガラス被覆銅クラッドニッケルワイヤ（通称：ジュメット線）で形成されている。
【００４２】
支持体３０は、Ｎｅ−Ｆｅ合金（フェロアロイ）で構成され、板厚が０．５ｍｍ、高さが４ｍｍの四辺枠状に形成されている。この支持体３０には、図３に示すように、第１電極４０および第２電極５０が、基板面積に応じて、長さｌで電極間（第１電極４０および第２電極５０の間）距離が２ｍｍ以上となるようにｎ本ずつ配置されている。また、第１電極４０および第２電極５０は、支持体３０の側面を一方向に串刺しにするように設けられている。なお、支持体３０は、ガラスで構成され、板厚が２ｍｍ、高さが４ｍｍの四辺枠状に形成されていてもよい。
【００４３】
また、支持体３０は、平面照明装置の外枠を囲むように前面板１０および背面板２０の間に１つだけ設けられて、１つの密閉空間を形成していても良いし、複数の支持体３０が前面板１０および背面板２０の間に設けられて、複数の密閉空間を形成していてもよい。
【００４４】
なお、本発明の平面照明装置は、図１に示すように、蛍光体層が、前面板１０および背面板２０の両方に設けられている構成に限定されず、前面板１０および背面板２０の何れか一方にのみ蛍光体層が設けられている構成であっても良い。
【００４５】
本実施の形態に係る平面照明装置によれば、図４に示すように、プラズマ放電により発生した紫外線が、前面板１０および背面板２０に向かって放射状に拡散する。そのため、紫外線が前面板１０および背面板２０の少なくとも何れか一方に設けられた蛍光体層の全面に均一に照射されるため、蛍光体層の全面から均一な光が発生し、平面照明装置の全面から可視光として出射される。よって、従来と比較して発光効率を高めることができる。
【００４６】
また、図１に示すように、背面板２０に凹部２１が設けられ、凹部２１の表面に反射膜２２が形成されている場合には、プラズマ放電により発生した紫外線が、前面板１０および背面板２０に向かって放射状に拡散し、（i）前面板１０の裏面全面に形成された白色発光の蛍光体層１１を励起することにより発生する光（図４の白矢印）と、（ii）背面板２０の凹部２１の表面全面に形成された白色発光の蛍光体層２３を励起することにより発生する光（図４の白矢印）と、（iii）蛍光体層２３から発生した光が背面板２０の凹部２１の表面全面に形成された反射膜２２により反射された光（図４の黒矢印）と、を合計した光が、可視光として平面照明装置から出射される。
【００４７】
このように、背面板２０に複数の凹部２１を設けた場合は、背面板２０に形成される蛍光体層２３の表面積を増大させることができるため、平板状の背面板を有する従来の平面照明装置よりも、可視光の光量を飛躍的に増大させることができる。また、前面板１０の全面から均一に可視光を取り出すことができるため、発光効率をさらに高めることでき、また輝度の向上および均一化を図ることもでき、平面照明装置の大面積を実現することができる。
【００４８】
上記の構成を有する平面照明装置において実験した結果を以下に示す。
【００４９】
ここでは、平面照明装置の密閉空間にＸｅ１０％含有のＮｅガスを約０．６５気圧封入し、互いに対をなす第１電極４０および第２電極５０に高周波電圧を印加し、プラズマ放電により紫外線を発生させ、白色蛍光体層１１，２３を励起することにより可視光を発生させた。各種の設定・測定条件および得られた実験結果は次の通りである。
・電極間距離：２ｍｍ
・放電ガス圧：０．６５気圧
・放電ガス種：Ｎｅ−１０％Ｘｅ
・印可電圧：６００Ｖ〜１２００Ｖ
・印可周波数：３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ
・輝度：９５００ｃｄ／ｍ２
・発光効率：４０ｌｍ／ｗ
上記条件の下に測定された輝度は、前面板１０の蛍光体層１１による発光、背面板２０の蛍光体層２３による発光、および、背面板２０の反射膜２２による反射光を合計した実効的な値を表している。この結果から、背面板２０の表面全面に形成された凹部２１の隔壁における蛍光体層２３の面積増加による効果と、凹部２１の表面全面に反射膜２２を形成したことによる効果を明確に確認することができた。
【００５０】
ここで、従来の平面照明装置について考察する。例えば、図２９に示す特許文献１の平面照明装置の構成では、第１の電極部１３０および第２の電極部１４０が、背面パネル１７０および蛍光体層１６０の間に設けられているため、放電により前面パネル１１０方向にのみ紫外線が拡散する。そのため、放電により発生した紫外線を十分に利用することができないため、発光効率が２８ｌｍ／Ｗ程度と低く、十分な発光量を得られない。
【００５１】
これに対して、本実施の形態に係る平面照明装置では、放電用の第１電極４０および第２電極５０が密閉空間において第１基板および第２基板から離間して設けられているため、第１電極および第２電極の放電により発生する紫外線は、前面板１０および背面板２０方向に放射状に拡散する。よって、前面板方向のみに拡散する従来の構成（図２９参照）と比較して、発光効率をさらに高めることができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態に係る平面照明装置によれば、実用的なレベルの輝度（９５００ｃｄ／ｍ２）を実現することができ、また、発光効率も市販の蛍光灯レベルに高めることができる。さらに、装置自体の構成が複雑化することもないため、コストが増大することもない。よって、本実施の形態に係る平面照明装置は、大面積の平面型の照明装置として実用に供しうる性能を有する。
【００５３】
（変形例１）
図１に示す平面照明装置の変形例について説明する。図５および図６に示すように、本変形例の背面板２０は、隔壁で囲まれた複数の凹部２１の表面に白色発光の蛍光体層２３が形成され、背面板２０の裏面に金属の反射膜２２が形成されている。これにより、背面板２０の蛍光体層２３で発生した可視光のうち、裏面方向の可視光は、背面板２０の裏面に形成した反射膜２２により前面板１０方向に反射される。これにより、実施形態１と同程度の実効的に高い輝度および高い発光効率を得られることを確認した。また、本変形例では、反射膜２２を背面板２０における平板状の裏面に形成することができるため、製造工程を簡略化することができる。
【００５４】
（変形例２）
図１に示す平面照明装置の変形例について説明する。図７および図８に示すように、本変形例の第１電極４０および第２電極５０は、上記ガラス被覆した銅クラッドニッケルワイヤに変えて、断面が０．５ｍ×３．０ｍｍ、長さＬの矩形状に形成されており、互いの電極間距離は４ｍｍ以上に設定されている。また、第１電極４０および第２電極５０の断面の長辺が前面板１０および背面板２０に対して直角となるように設けられている。第１電極４０および第２電極５０の表面には、膜厚２００μｍ以下の誘電体層が形成されている。この矩形状の第１電極４０および第２電極５０は、誘電体バリア放電を容易にするため、放電開始電圧と放電電圧をそれぞれ約２００Ｖ下げることができることが分かった。また、放電電極の長寿命化を期待できる。
【００５５】
（変形例３）
図１に示す平面照明装置の変形例について説明する。変形例３の平面照明装置では、第１電極４０を密閉空間に設けるとともに、変形例１で示した背面板２０の裏面に形成した金属の反射膜２２（図６参照）を第２電極として利用する。第１電極は、ガラス被覆した銅クラッドニッケルワイヤで構成され、１本または複数本設けられている。上記構成において、第１電極と面状の第２電極との間に電圧８００Ｖ、周波数３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚのサイン波を印加してプラズマ放電を発生させたところ、実施の形態１と同程度の実効的に高い輝度および高い発光効率が得られることを確認した。また、放電用電極の一方が面状であることから、プラズマ放電は背面板全面に広がりやすく、得られた可視光の均一性は大幅に向上した。なお、第１電極として、変形例２で示した誘電体被覆した矩形状の電極を用いても同様の効果を得られることはいうまでもない。
【００５６】
（変形例４）
図１に示す平面照明装置の変形例について説明する。変形例４の平面照明装置では、図９および図１０に示すように、前面板１０、背面板２０、支持体３０で構成される密閉空間に、第１電極４０および第２電極５０に加えて、プラズマ放電の放電トリガー用（起動用）の第３電極６０（補助電極）が設けられている。第３電極６０は、第１電極４０および第２電極５０と約１ｍｍの間隔で近接しており、この第３電極６０と、第１電極４０および第２電極５０間に初期的に高電圧を印加し、プラス放電開始のトリガーとした。これにより、第３電極６０がない場合と比較して、放電開始電圧が約２００Ｖ低下することを確認した。なお、第３電極６０は、熱電子を放出するタイプでも同様の効果があることは言うまでもない。
【００５７】
（変形例５）
図１に示す平面照明装置の変形例について説明する。変形例５の平面照明装置では、図１１〜図１３に示すように、前面板１０および背面板２０の間の距離を保持するためのスペーサ３１が設けられている。スペーサ３１の形状は、角柱または円柱としてもよいし、球状のビーズ（例えばガラス玉）を利用しても良い。図１１〜図１３のスペーサ３１は、ガラス材料、断面形状が約２ｍｍ×２ｍｍ、高さが約４ｍｍの角柱で構成されている。なお、スペーサ３１、１つ設けられていても良いし、前面板１０および背面板２０の面積に応じて複数個設けられていても良い。この構成によれば、前面板１０および背面板２０の撓みを抑えることができる。
【００５８】
（変形例６）
図１に示す平面照明装置の変形例について説明する。変形例６の平面照明装置では、図１４〜図１６に示すように、密閉空間において第１電極４０および第２電極５０を支持するための支持部材３２が、前面板１０または背面板２０に設けられている。なお、支持部材３２は、前面板１０または背面板２０の一部として構成されていても良いし、別部材として前面板１０または背面板２０に追加的に設けられていても良い。この構成によれば、第１電極４０および第２電極５０の撓みを抑えることができる。
【００５９】
（変形例７）
図１に示す平面照明装置の変形例について説明する。変形例７の平面照明装置では、図１７〜図１９に示すように、第１電極４０および第２電極５０が、前面板１０および背面板２０に垂直方向に並んで配され、かつ、第１電極４０および第２電極５０の一対が、前面板１０および背面板２０に水平方向に並んで配されている。図１７〜図１９では、第１電極４０が背面板２０側に配され、第２電極５０が前面板１０側に配されている。
【００６０】
（変形例８）
図１に示す平面照明装置の変形例について説明する。図２０は、本変形例８の平面照明装置の断面図である。第１電極４０および第２電極５０は、図４に示すように、密閉空間の中空、すなわち他に接しないように設けられている構成に限定されず、図２０に示すように、蛍光体層１１上に設けられていても良い。この構成でも、プラズマ放電により発生した紫外線は、前面板１０および背面板２０に向かって放射状に拡散するため、図４の構成の場合と同等の効果を得ることができる。
【００６１】
〔実施の形態２〕
本発明の実施の形態２について図面に基づいて以下の通り説明する。
【００６２】
図２３は本実施の形態に係る平面照明装置の概略構成を示す分解斜視図であり、図２１は図２３の平面照明装置のＡ−Ｂ断面図であり、図２２は図２３の平面照明装置のＣ−Ｄ断面図である。
【００６３】
まず、本実施の形態２に係る平面照明装置の概略構成について説明する。
【００６４】
平面照明装置は、上記実施の形態１に係る平面照明装置と同様に、光の出射側に配される前面板１０（第１基板）と、前面板１０に対向配置される背面板２０（第２基板）と、前面板１０および背面板２０の間に挟持される支持体３０とを備え、これらが貼り合わされて構成されている。
【００６５】
前面板１０は、裏面（背面板側）に蛍光体層１１が設けられている。背面板２０は、前面板側に微細な隔壁で囲まれた複数の凹部２１が形成されており、凹部２１の表面には反射膜２２と蛍光体層２３がこの順に積層されている。支持体３０は、周囲が隔壁で囲まれ、前面板側および背面板側は開口されている。これにより、前面板１０および背面板２０の間には、密閉空間が形成されている。
【００６６】
また、平面照明装置は、放電用の電極を複数備えている。放電用の電極は、複数の第１電極４０と、第１電極４０と対を成す複数の第２電極５０とで構成され、第１電極４０および第２電極５０は、支持体３０に設けられている。これにより、第１電極４０および第２電極５０は、密閉空間において、前面板１０および背面板２０から離間して配置された構成となっている。
【００６７】
本実施の形態に係る平面照明装置は、例えば以下の効果を奏する。
（１）市販の蛍光灯並みの高い発光効率を実現できる。
（２）蛍光体の表面積を増大して、可視光発光量を大幅に増加させることができる。
（３）蛍光体層と隔壁を含む背面板表面との間に反射膜を形成することにより、発生した光を前面板側に導くことができ、可視光として有効に利用することができる。
（４）背面板のコア素材として板厚の薄い金属材料を使うことができるため、平面照明装置の軽量化と大面積化を実現できる。
【００６８】
以下、平面照明装置の構成および機能について、より具体的に説明する。
【００６９】
平面照明装置では、上記のように、前面板１０と背面板２０とを支持体３０を介して貼り合わせて密閉空間を形成し、その密閉空間の中空に、複数の第１電極４０および第２電極５０を配置した構成を有している。ここで、密閉空間には放電ガスが封入されている。上記の構成において、対を成す第１電極４０および第２電極５０に電圧を印加するとプラズマ放電が行われ、これにより発生する紫外線が蛍光体層１１，２３を励起することにより、可視光が外部に出射する。
【００７０】
前面板１０は、板厚が２ｍｍのガラス基板であり、裏面には膜厚が約１０μｍの白色発光の蛍光体層１１が形成されている。
【００７１】
背面板２０は、コア素材として、ガラス基板（前面板１０）の熱膨張係数とミスマッチの小さな熱膨張係数を持つ金属材料で形成されている。ここでは、板厚が０．３ｍｍのＮｅ−Ｆｅ合金（フェロアロイ）を用いた。背面板２０の表面には、深さ約０．２ｍｍでアスペクト比が１以上の隔壁で囲まれた微細な複数の凹部２１が形成されており、その表面積は、凹部２１がない場合（平板や前面板１０）と比較して、約２倍以上になっている。また凹部２１の表面には、金属の反射膜２２が形成され、さらにその表面には、膜厚が約２０μｍの白色発光の蛍光体層２３が形成されている。また、凹部２１を構成する隔壁は、前面板１０側に近づくにつれて隔壁の断面が細くなるように、テーパ状に形成されていてもよい。
【００７２】
第１電極４０および第２電極５０は、前面板１０および背面板２０と平行に、交互に並んで配されている。なお、第１電極４０および第２電極５０は、櫛歯状に形成され、互いの歯が噛み合うように配されていてもよい。第１電極４０および第２電極５０は、表面が薄い銅被膜と、厚さ約０．１ｍｍのガラス材料で順次被覆された、直径約０．４ｍｍのガラス被覆銅クラッドニッケルワイヤ（通称：ジュメット線）で形成されている。
【００７３】
支持体３０は、Ｎｅ−Ｆｅ合金（フェロアロイ）で構成され、板厚が０．５ｍｍ、高さが４ｍｍの四辺枠状に形成されている。この支持体３０には、図３に示すように、第１電極４０および第２電極５０が、基板面積に応じて、長さｌで電極間（第１電極４０および第２電極５０の間）距離が２ｍｍ以上となるようにｎ本ずつ配置されている。また、第１電極４０および第２電極５０は、支持体３０の側面を一方向に串刺しにするように設けられている。なお、支持体３０は、ガラスで構成され、板厚が２ｍｍ、高さが４ｍｍの四辺枠状に形成されていてもよい。
【００７４】
また、支持体３０は、平面照明装置の外枠を囲むように前面板１０および背面板２０の間に１つだけ設けられて、１つの密閉空間を形成していても良いし、複数の支持体３０が前面板１０および背面板２０の間に設けられて、複数の密閉空間を形成していてもよい。
【００７５】
本実施の形態に係る平面照明装置によれば、図４に示すように、プラズマ放電により発生した紫外線が、前面板１０および背面板２０に向かって放射状に拡散し、（i）前面板１０の裏面全面に形成された白色発光の蛍光体層１１を励起することにより発生する光（図４の白矢印）と、（ii）背面板２０の凹部２１の表面全面に形成された白色発光の蛍光体層２３を励起することにより発生する光（図４の白矢印）と、（iii）蛍光体層２３から発生した光が背面板２０の凹部２１の表面全面に形成された反射膜２２により反射された光（図４の黒矢印）と、を合計した光が、可視光として平面照明装置から出射される。
【００７６】
このように、本平面照明装置では、背面板２０に複数の凹部２１が設けられていることにより、背面板２０に形成される蛍光体層２３の表面積を増大させることができるため、平板状の背面板を有する従来の平面照明装置よりも、可視光の光量を飛躍的に増大させることができる。また、前面板１０の全面から均一に可視光を取り出すことができるため、発光効率をさらに高めることでき、また輝度の向上および均一化を図ることもでき、平面照明装置の大面積を実現することができる。
【００７７】
上記の構成を有する平面照明装置において実験した結果を以下に示す。
【００７８】
ここでは、平面照明装置の密閉空間にＸｅ１０％含有のＮｅガスを約０．６５気圧封入し、互いに対をなす第１電極４０および第２電極５０に高周波電圧を印加し、プラズマ放電により紫外線を発生させ、白色蛍光体層１１，２３を励起することにより可視光を発生させた。各種の設定・測定条件および得られた実験結果は次の通りである。
・電極間距離：２ｍｍ
・放電ガス圧：０．６５気圧
・放電ガス種：Ｎｅ−１０％Ｘｅ
・印可電圧：６００Ｖ〜１２００Ｖ
・印可周波数：３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ
・輝度：９５００ｃｄ／ｍ２
・発光効率：４５ｌｍ／ｗ
上記条件の下に測定された輝度は、前面板１０の蛍光体層１１による発光、背面板２０の蛍光体層２３による発光、および、背面板２０の反射膜２２による反射光を合計した実効的な値を表している。この結果から、背面板２０の表面全面に形成された凹部２１の隔壁における蛍光体層２３の面積増加による効果と、凹部２１の表面全面に反射膜２２を形成したことによる効果を明確に確認することができた。
【００７９】
ここで、従来の平面照明装置について考察する。例えば、図２９に示す特許文献１の平面照明装置の構成では、第１の電極部１３０および第２の電極部１４０が、背面パネル１７０および蛍光体層１６０の間に設けられているため、放電により前面パネル１１０方向にのみ紫外線が拡散する。そのため、放電により発生した紫外線を十分に利用することができないため、発光効率が２８ｌｍ／Ｗ程度と低く、十分な発光量を得られない。また、前面パネル１１０がガラス基板であるため、軽量化および大面積化の両立が難しいという問題もある。さらに製品としての厚みが２０ｍｍ以上と厚く、平面照明装置としては不向きである。よって、従来の平面照明装置は、その用途が撮影用照明や広告用照明などに限定されているのが現状である。
【００８０】
これに対して、本実施の形態に係る平面照明装置では、上記のように発光効率を４５ｌｍ／Ｗ程度まで高めることができる。また、背面板のコア材料が板厚の薄い金属材料で構成されているため、装置全体の軽量化および大面積化が可能となる。さらに放熱効果も期待でき、製品化における熱設計マージンの拡大を図ることもできる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態に係る平面照明装置によれば、実用的なレベルの輝度（９５００ｃｄ／ｍ２）を実現することができ、また、発光効率も市販の蛍光灯レベルに高めることができる。また、装置自体の構成が複雑化することもないため、コストを抑えることもできる。さらに、装置全体の軽量化および大面積化を実現することもできる。よって、本実施の形態に係る平面照明装置は、軽量かつ大面積の平面型の照明装置として実用に供しうる性能を有する。
【００８２】
（変形例９）
図２１に示す平面照明装置の変形例について説明する。図２４〜図２６は、本変形例の平面照明装置の示す図である。背面板２０にはコア材料として金属材料を用いる。ここでは、板厚が約０．０２ｍｍの極薄金属膜を用い、上記と同様に隔壁で囲われた複数の凹部２１を電鋳法で作成される。図２７および図２８は、本製造方法により製造された背面板２０を示す図である。
【００８３】
上記の製造方法により、背面板２０は十分な金属光沢を有しているため、新たな反射膜２２（図２１参照）を設ける必要がない。そのため、背面板２０の表面には白色発光の蛍光体層２３が直接形成される。これにより、背面板２０の蛍光体層２３で励起される光のうち、裏面方向の光は、極薄金属膜の表面で反射され前面板１０方向の可視光となる。よって、装置の軽量化を図ることができる。
【００８４】
本変形例の平面照明装置においても、図２１に示す平面照明装置と同程度の実効的に高い輝度および高い発光効率が得られることを確認した。また、本変形例では、反射膜が不要となるため、さらなる軽量化および薄型化が可能となる。なお、極薄金属膜の表面に新たに反射膜を設けても同様の効果が期待できることは言うまでもない。さらに、図２４等に示すように背面板２０の裏面は、表面の凹部２１に対応して凹凸状に形成されているため、放熱効果を高めることもできる。
【００８５】
また、本変形例に係る平面照明装置では、背面板２０が金属材料で形成されているため、第２電極５０として利用することもできる。この場合は、密閉空間には第１電極４０のみが設けられ、第１電極４０と背面板２０との間で放電が行われる。
【００８６】
以上に示した各実施の形態に係る平面照明装置は、以下の構成とすることもできる。
（構成１）
本平面照明装置では、放電用ガスと蛍光体層を密閉した密閉空間に、放電用の電極（第１電極および第２電極）が複数分散配置された構成を有する。
（構成２）
本平面照明装置では、裏面に蛍光体層を有する第１基板（前面板）と、反射膜と蛍光体層とを有する第２基板（背面板）と、両基板間に配された支持体とからなる密閉空間に、複数のワイヤ状の電極が対状に配置された構成を有する。
（構成３）
本平面照明装置では、第１基板が表面に蛍光体層を有するガラス基板からなり、第２基板が隔壁で囲われた微細な３次元のセル構造（凹部）を有する金属基板からなり、該金属基板の表面には、反射膜と蛍光体層とが順に設けられ、支持体はガラス材料または金属材料からなっている。
（構成４）
本平面照明装置では、対をなすワイヤ状の電極の断面形状が、直径０．２ｍｍ〜１．０ｍｍの円形、または、横方向０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、縦方向１ｍｍ〜１０ｍｍの矩形であり、かつ、その表面には誘電体層が設けられている。
（構成５）
本平面照明装置では、第１基板上の蛍光体層の膜厚が０．１μｍ〜１０μｍの範囲に設定され、第２基板上の反射膜の膜厚が０．１μｍ〜１μｍの範囲に設定され、その上に形成される蛍光体層の膜厚が０・５μｍ〜１００μｍの範囲に設定され、ワイヤ状の電極の表面を被覆した誘電体層の膜厚が０．１μｍ〜１００μｍの範囲に設定されている。
（構成６）
本平面照明装置では、対をなすワイヤ状の電極が、Ｃｕ等の導電材料、ガラス材料の熱膨張係数を有する金属材料、Ｆｅ−Ｎｉ系材料、または、Ｎｉ−Ｍｏ系材料からなっている。
（構成７）
本平面照明装置では、対をなすワイヤ状の電極間隔が２ｍｍ以上に設定され、該電極数が平面照明装置の大きさに応じて一対から複数対に設定されている構成とすることもできる。
（構成８）
本平面照明装置では、第２基板が、隔壁で囲われた微細な３次元のセル構造を有するガラス基板で構成されていてもよい。
（構成９）
本平面照明装置では、微細な３次元セル構造を有するガラス基板において、該ガラス基板の表面に蛍光体層が設けられ、該ガラス基板の裏面に反射膜が設けられていてもよい。
（構成１０）
本平面照明装置では、隔壁で囲われた３次元のセル構造を有する第２基板の表面積が、セル構造を有しない平坦な基板の表面積と比較して２倍以上である構成とすることもできる。
（構成１１）
本平面照明装置では、第２基板における隔壁で囲まれたセル構造の凹部が、平面照明装置の光出射側から見たとき（平面視）に、ストレート（長方形）形状、格子（マトリクス）形状、蜂の巣形状、または、楕円形状に形成されていてもよい。
（構成１２）
本平面照明装置では、３次元のセル構造の凹部を構成する隔壁の一部または全部の断面形状が、テーパ形状に形成されていてもよい。
（構成１３）
本平面照明装置では、第２基板と支持体とが、ガラス材料からなる第１基板と熱膨張係数が近い金属材料、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系材料から構成されていてもよい。
（構成１４）
本平面照明装置では、密閉空間を減圧すること等による第１基板および第２基板の変形または破壊を防ぐための複数の支持体が設けられ、該支持体は、柱状または球状に形成されていてもよい。
（構成１５）
本平面照明装置では、密閉空間を含む平面照明装置の厚みが３ｍｍ〜３０ｍｍに構成されていてもよい。
（構成１６）
本平面照明装置では、裏面に金属反射膜を有する、ガラス材料からなる第２基板において、該金属反射膜を、電力印加用または接地用の電極として用いてもよい。
（構成１７）
本平面照明装置では、密閉空間に、プラズマ放電用として、単独または複数種のガスを適正圧力で封入している。
（構成１８）
本平面照明装置では、第１基板の表面、または、第１基板の表面と該第２基板の裏面がプラスチックフィルムで覆われている構成とすることもできる。
【００８７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の平面照明装置は、平面照明でありながら、市販の蛍光灯レベルの高発光効率を実現できるため、従来の蛍光灯に置き換わるだけではなく、新しい用途（例えば、建築分野、インテリア分野等）に利用できる。
【符号の説明】
【００８９】
１０    前面板（第１基板）
１１    蛍光体層
２０    背面板（第２基板）
２１    凹部
２２    反射膜
２３    蛍光体層
３０    支持体
３１    スペーサ
３２    支持部材
４０    第１電極
５０    第２電極
６０    第３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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２９】
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【図２７】
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【図２８】
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