(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状をした放電容器で、少なくとも片面に透光性を有し、放電空間の内面に蛍光体が塗布され、放電空間にＸｅを含む２種以上の希ガスの混合ガスまたはＨｇと希ガスとの混合物が封入され、放電空間に露出せず放電容器の内面に平行に配置された一対の電極を有する平板型光源において、上記一対の電極と直交する方向に、放電空間に露出せず上記放電容器の片面全体を覆うように複数の平行した補助導体を設けたことを特徴とする平板型光源。
【請求項２】
請求項１の平板型光源において、複数の補助導体が１０ｍｍ以下のピッチで設置されていることを特徴とする平板型光源。
【請求項３】
請求項１の平板型光源において、放電空間内面と補助導体の間隔が５ｍｍ以下であることを特徴とする平板型光源。
【請求項４】
請求項１の平板型光源において、補助導体が放電容器裏面に接するように取り付けられたことを特徴とする平板型光源。
【請求項５】
請求項１の平板型光源において、上記補助導体は、その略中央付近で、点灯始動時には導通し、定常点灯時には電流を遮断もしくは減少させる機能を有することを特徴とする平板型光源。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一つの平板型光源において、放電空間の表面で少なくとも上記一対の電極を覆う部分でＭｇＯ膜が形成されていることを特徴とする平板型光源。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一つの平板型光源と、上記平板型光源を点灯するためのインバータ電源とで構成されることを特徴とする平板型光源システム。
【請求項８】
請求項７の平板型光源システムにおいて、上記電源の電源投入時には小さな電力を印加して放電始動し、その後電力を増加させて定常点灯させることを特徴とする平板型光源システム。
【請求項９】
請求項７の平板型光源システムにおいて、上記電源の電源投入時には放電始動に必要な最小のパルス電圧から印加を始め、その後パルス電圧が徐々に上昇して定常点灯させることを特徴とする平板型光源システム。
【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板型光源、例えば液晶パネルのバックライト等の平板型光源、平面状の照明用光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルは薄形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バイスとして広く使用されている。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。従来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製の導光体を組み合わせたものが主であるが、携帯用の液晶表示装置のバックライトとして、小電力の平板型光源も使用されている。
【０００３】
例えば特開２０００−１４９８６９号公報に記載されている従来の平板型光源は、断面が扁平状の放電空間を有し、内面に蛍光体が塗布された密閉容器で構成され、上記密閉容器内に表面が誘電体で覆われている一対の放電電極が設けられており、放電空間にはキセノンとアルゴンの混合ガスが封入されている。本構造による平板型光源は、電極間に高周波電圧を印加することにより放電空間内に希ガス放電が発生し、これにより蛍光体が励起されて発光し外部に放射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の平板型光源を大型化した場合、電極間距離が長くなり、放電を始動させるためには大きな高周波電圧を印加しなければならず、大きく高価な電源が必要であった。
【０００５】
また従来の平板型光源では、高周波電圧を印加しただけでは、始動直後から放電空間内に一様に広がった放電状態にすることが難しかった。特に輝度を上げるためにランプへの入力電力を大きくする必要がある場合、始動直後から大きな電力を印加すると、ほぼ確実に収縮した放電が発生し、一様に広がった放電状態にすることができなかった。
【０００６】
また従来、平板型光源を安定に始動・点灯するため、高圧直流電源からスイッチング素子を通して比較的デューティの小さいパルス点灯で駆動することが多かった。従来の平板型光源をデューティの大きいインバータ電源で点灯した場合、始動直後から放電空間内に一様に広がった放電状態にすることが難しかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では電極と直交するように複数の短冊状の補助導体を設置する。この補助導体を設置することにより、まず電極と補助導体間で放電が開始し、これが電極間の放電に移行するので、低い電圧で放電始動し、始動が容易になる。また平行に配置された複数の短冊状の補助導体により平面光源の片面全体を覆うように構成するので、各場所で均一に放電始動し、放電の収縮が起こらず、始動時から全面に広がった放電にすることができる。
【０００８】
補助導体の無い平板型光源、全面で１枚の補助導体を有する平板型光源、複数の短冊状の補助導体のピッチＰを変えた平板型光源について繰り返し点滅テストを行った。この時補助導体以外の条件は同一である。その結果、補助導体が無い場合、全面が１枚の補助導体でできている場合に、ほとんどが収縮した放電になるか、放電しない条件のもとでも、複数の短冊状の補助導体の場合では、全体に広がった放電となり正常に始動する割合が増えることが確かめられた。さらにピッチＰが１０ｍｍ以下になると、正常に放電始動する割合が顕著に高くなることがわかった。このため本発明ではその効果を顕著にするため、複数の補助導体が１０ｍｍ以下のピッチになるよう設置される。
【０００９】
また、本発明では放電空間内面と補助導体の間隔が５ｍｍ以下となるように構成される。放電空間内面と補助導体の間隔が大きくなると、補助導体による始動時の放電進展方向を制限する効果が弱くなり、その結果放電が収縮しやすくなる。このため本発明では放電空間内面と補助導体の間隔が５ｍｍ以下となるよう構成することで、その効果を顕著に発揮させることができる。
【００１０】
また、本発明では補助導体が放電容器裏面に接するように取り付けられている。補助導体を放電容器内部に設置するには一般的に複雑な構成となるが、容器の外表面に設置することにより簡単かつ安価に設置することができる。
【００１１】
また、本発明では始動補助導体の略中央付近で、定常点灯時には電流を遮断する機能を有するように構成する。これにより定常点灯時に補助導体に流れる電流が無くなり、したがって輝度の低下が無く、安定で高輝度の平板型光源が実現できる。
【００１２】
また、本発明では放電空間の表面で上記一対の電極の上部にはＭｇＯ膜が形成されている。ＭｇＯ膜を形成した場合、放電電流が流れ易くなるため、始動を容易化できる効果があるが、放電が収縮し易くなる欠点もある。したがって、本発明の補助電極を用いる構成による正常放電始動性の改善は、特にＭｇＯ膜が形成されている平板型光源に実施することで、ＭｇＯ膜による放電の収縮を防止する上でも著しく効果がある。
【００１３】
また、本発明では上記本発明の平板型光源とインバータ電源とで光源システムが構成される。従来、平板型光源の駆動電源には、高圧電源からスイッチング素子を通して比較的デューティの低いパルス点灯をすることが多かった。本発明の補助電極を用いる構成による正常放電始動性の改善は、特にインバータ電源とで構成されるシステムにおいて著しい効果がある。
【００１４】
また、本発明では電源投入時には小さな電力を印加して放電始動し、その後電力を増加させて定常点灯させる構成となっている。これにより、収縮放電の発生を防止することができるようになる。
【００１５】
また、本発明で印加する電圧パルスは、電源投入時にはおおよそ放電始動しないようなパルス高さから印加を始め、その後パルス高さを徐々に上昇させるように制御する構成となっている。これにより、効果的に収縮放電の発生を防止することができるようになる。
【００１６】
【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である。（ａ）は全体構成を示し、（ｂ）はＡＡ’断面、（ｃ）はＢＢ’断面を示す。１は板ガラス状の前面板、２は薄皿状の背面板で、ともにソーダガラスでできている。前面板１、背面板２は封着ガラス３で封着され密閉構造となっている。容器内にはＸｅ，Ｎｅ，Ａｒの混合ガスが封入されている。４および５は対になる電極であり、前面板１の内面に印刷されている。さらに電極４，５の上には誘電体膜６およびＭｇＯ膜７が厚膜印刷され、電極４，５は容器内部には露出していない。前面板１、背面板２の内面には蛍光体８が塗布されている。
【００１７】
背面板２の外面には短冊状の複数の補助導体９が形成されている。ここで背面板底部から蛍光体表面までの厚み、したがって補助導体と放電空間との間隔ｄは本実施例では２ｍｍである。また平行に形成された補助導体のピッチＰは５ｍｍである。また補助導体はＣｕまたはＡｌでできている。
【００１８】
この実施例の動作は次のようになる。電極４，５間に電圧が印加されると、電極４とその電極４に対向する補助導体との間、補助導体、および電極５とその電極５に対向する補助導体との間で電路が形成され、この電路を介しての放電により始動する。始動後、放電は補助導体の方向に伸びていき、最終的には補助導体を通らない放電空間だけの放電に進展する。複数の補助導体が平行に設置されているため、それぞれの補助導体に対応する放電がそれぞれ補助導体の方向に伸びていくため、全体として均一に広がったまま放電が形成される。これに対して、裏面全体を１枚の導体で覆ったり、補助導体の配置のピッチが長い場合は、放電形成時に横方向に移動し易くなるため、放電が収縮する。この実施例で示したように本発明の構成により、放電始動が容易で、かつ容易に正常放電での点灯ができる平板型光源および平板型光源システムを提供することができる。
【００１９】
図１の構造において、例えば容器は板ガラス状の前面板と背面板とし、側面には別の側面用ガラス板を用い、これらを封着して構成してもよい。また、電極上のＭｇＯ膜６を形成することは必ずしも必須ではない。また、補助導体９を背面板２の内面に形成し、その上部を誘電体の厚膜印刷で覆うように構成してもよい。また複数の補助導体９を別のプラスチック薄板に印刷して一体化し、それを背面板の裏面に密着させてもよい。また、補助導体９の材質はＡｇやＩＴＯのような透明導電体であってもよい。また補助導体９の一端側をお互いに短絡して、櫛状をした補助導体としてもよい。封入物としては、ＨｇとＡｒガスであってもよい。
【００２０】
また、本発明の第１の主旨はその構成にあり、図１の数値（大きさ）に限定されない。ただし、本発明の構成の中で、最も効果があるのは補助導体のピッチＰが１０ｍｍ以下、放電空間との距離ｄが５ｍｍ以下のときである。
【００２１】
図１の変形例として、平板型光源の他の実施例を図２に示す。図２の実施例では、背面板２の内面（放電空間側）に一対の電極と直交する方向に一定間隔で波状の突起が設けられている。背面板２の底部に、複数の短冊状の補助導体９が、この波状突起の谷部に対向する位置に設けられている。本実施例では突起を設けることにより、始動時の放電が補助導体の方向、したがって対向電極に向かって進展し易くなり、収縮放電防止の効果が増す。また蛍光体塗布面積が増え、輝度が高くなる。
【００２２】
図３は本発明による平板型光源の他の実施例であり、背面側から見た平面図および側面図である。本実施例では、補助導体は中心部で２分割されて１０ａと１０ｂとで構成されている。補助導体１０ａと１０ｂは間にスイッチング素子１１を介して接続されている。このような構成の補助導体が複数個平行に配置されている。スイッチング素子１１は電源（図示略）からの信号により始動時にはＯＮ、定常時にはＯＦＦになるように制御される。スイッチング素子１１の具体例としては、入力信号がホトカプラーで結合されたＦＥＴを反対向きに２個直列に結線し、プラスチックモールドしたフォトリレーがあげられる。
【００２３】
これによって制御信号側と補助導体とは電気的に絶縁されていながら、補助導体中心部でＯＮ、ＯＦＦ制御ができる。またスイッチング素子の代わりに例えば電流を制限する抵抗のみでもよいが、この場合は定常時でも少しの電流が流れる。
【００２４】
図４は本発明による平板型光源の他の実施例であり、背面側から見た平面図および側面図である。図４では背面板２の一部を切欠き、さらに前面板１の内面に塗布された蛍光体の一部を切り欠いて示している。本実施例では、前面板１のすぐ内面上には、一対の電極４，５および補助導体１２が形成されている。形成方法は例えば銀ペーストの印刷による方法などがある。一対の電極４，５と補助導体１２とは同一面内にあり、補助導体１２は図４に示すように電極４，５の間において電極５，６の長手方向に直交する方向で、複数個平行に配置されている。さらに、電極４，５と補助導体１２の両方は誘電体６で覆われ、この誘電体６の上には蛍光体８が塗布されている。
【００２５】
本実施例では光は背面板側に取り出される。また、補助導体１２をＩＴＯ膜のような透明導電膜で構成すれば、光を前面板側もしくは両側に取り出すようにもできる。
【００２６】
本発明の他の実施の形態を、図５を用いて詳細に説明する。図５は本発明による平板型光源システムの一実施例である。図中２０は平板型光源、３０は直流電源部、３１はインバータ部である。インバータ部３１は、制御部３２、始動時の電圧調節部３３、高周波トランス３４、ＦＥＴ３５，３６で構成されている。始動時の電圧調節部３３は三端子レギュレータ３７、抵抗３８、電解コンデンサ３９で構成されている。
【００２７】
本実施例の平板型光源システムの動作は次のようになる。直流電源部３０から電圧が印加されると制御部３２は直ちに動作を始め、所定の周波数でＦＥＴ３５，３６を交互にＯＮ・ＯＦＦさせる。また始動時の電圧調節部３３の出力電圧Ｖ１について考える。直流電源部３０から電圧が印加されると、電解コンデンサ３９の電圧が印加された直後は０であるため、Ｖ１は三端子レギュレータ３７の所定の出力電圧である。その後、抵抗３８を通して電解コンデンサ３９が充電されることによりＶ１の電圧が徐々に上昇し、例えば０．５秒後に定常電圧となるように設定されている。高周波トランス３４を介して高周波の矩形波高電圧が平板型光源２０に印加される。
【００２８】
電圧Ｖ１（高周波トランス３４の入力電圧に等しい）は、始動直後に平板型光源２０に印加される高周波電圧が、放電始動する電圧よりごくわずか低い電圧になるように設定する。その後平板型光源２０に印加される電圧が徐々に上昇するため放電始動し、さらに定常時の電圧まで上昇し入力電力が増え高輝度で安定する。本実施例では小さな電力で放電始動し、その後電力を増加させて定常点灯させる構成となっているので、収縮放電の発生を防止することができるようになる。
【００２９】
図５の変形例としては、始動時の電圧調節部３３として、単に抵抗のみに置き換えることができる。この時は高周波トランス３４の一次側の電解コンデンサとで時定数回路を構成し、定常時の電圧まで上昇するのに時間遅れが生じる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、大きな形状の平板型光源、大きな入力電力の平板型光源であっても、その始動時において、放電が収縮して放電空間全面に広がらないといった問題を効果的に防止でき、安定で高輝度な大面積の平板型光源または光源システムが容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による平板型光源の斜視図および断面図。
【図２】本発明による平板型光源の他の一実施例を示す断面斜視図。
【図３】本発明による平板型光源の他の一実施例を示す平面図および断面図。
【図４】本発明による平板型光源の他の一実施例を示す平面図および断面図。
【図５】本発明の一実施例による平板型光源システムの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…前面板、２…背面板、３…フリットガラス、４、５…電極、６…誘電体膜、７…ＭｇＯ膜、８…蛍光体、９、１０ａ、１０ｂ、１２…補助導体、１１…スイッチング素子、２０…平板型光源、３０…直流電源部、３１…インバータ部、３２…制御部、３３…始動時の電圧調節部、３７…三端子レギュレータ。
【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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