平板型光源
【課題】 長期間に亘り安定な発光状態を維持し得る平板型光源を得ること。
【解決手段】 一面に設けられた一対の放電電極１２，１２を覆う誘電体層１４が設けられた前面板１０と、一面に蛍光体層２２が設けられた背面板２０と、この前面板１０と背面板２０との間に配され、放電ガスを密封する放電空間７０を形成する隔壁３０と、を具えて前面板１０の誘電体層１４と背面板２０の蛍光体層２２とが対向配置される平板型光源で、放電電極１２，１２間のリークの電流密度が電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０−７Ａ／ｃｍ２以下となるような緻密な誘電体層１４を形成することにより安定なグロー放電を持続して行なうことができるようにし、異常放電による放電収縮の現象を生じさせないようにした。
【解決手段】 一面に設けられた一対の放電電極１２，１２を覆う誘電体層１４が設けられた前面板１０と、一面に蛍光体層２２が設けられた背面板２０と、この前面板１０と背面板２０との間に配され、放電ガスを密封する放電空間７０を形成する隔壁３０と、を具えて前面板１０の誘電体層１４と背面板２０の蛍光体層２２とが対向配置される平板型光源で、放電電極１２，１２間のリークの電流密度が電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０−７Ａ／ｃｍ２以下となるような緻密な誘電体層１４を形成することにより安定なグロー放電を持続して行なうことができるようにし、異常放電による放電収縮の現象を生じさせないようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置などのバックライトとして用いて好適な安定な発光を行なうことができる平板型光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在主流の陰極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示装置として、平面型（フラットパネル形式）の表示装置、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ：プラズマ・ディスプレイ）などが市販されている。
中でも液晶表示装置は、薄型軽量であり低消費電力で、長寿命であるなどの長所を有するため、パーソナルコンピュータやテレビなど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。この液晶表示装置では、液晶自体は発光素子でないので、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、細径の蛍光ランプとアクリル樹脂の導光体を組み合わせたものが主であるが、平板型の放電ランプによる光源も使用されている。
【０００３】
図５は、例えば特許文献１に開示されている従来の平板型光源の断面図である。図に示すように、ソーダガラスなどからなる透光性の前面板１０と、ソーダガラスやセラミック等からなる絶縁基板２０と側板３０とが、例えば低融点ガラス（図示せず）で一体に気密封着され、扁平状の密閉容器１が構成されている。発光面となる前面板１０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、誘電体層５０で覆われている。また、絶縁基板２０の内面には蛍光体６０が塗布されており、密閉容器１内の放電空間７０には水銀と始動用ガスとしてアルゴンやネオン−アルゴン等の混合ガス、又はキセノン、クリプトン、アルゴン、ヘリウム、ネオン等の希ガスの放電ガスが封入されている。
【０００４】
本構成による平板型光源は、放電電極４０、４１間に高周波電圧（例えば、２０ｋＨｚ）を印加することにより放電空間７０内に放電ガス中でのグロー放電が発生し、グロー放電で発生した紫外線により蛍光体６０が励起されて発光し、光が前面板１０を通して外部に放射される。
なお、平板型光源においては、封入された放電ガスの種類に応じた波長を有する紫外線が発生し、この紫外線により蛍光体材料の種類に応じた特有の発光色を呈するようになされている。
【０００５】
図５の平板型光源では放電空間内に一対の放電電極が配されるだけなので、この放電電極間に生じるグロー放電により蛍光体層が均一に発光することが求められる。
一般に、低気圧中の放電では、電極電圧が増すにつれて、電流が非常に小さい暗流（タウンゼント放電）の状態からグロー放電に移行する。このグロー放電では、陽極寄りの中央部には陽光柱、陰極付近には負グローと呼ばれる発光領域があって、気体の種類によって独自の色を示す。負グローと陰極の間はイオンの空間電荷層が生じて大きな電位差が存在し、ここで加速された陽イオンが陰極を衝撃して２次電子を補給する。さらに電流が大きくなると陰極温度が上昇して熱電子放出が盛んになり、電極間電圧が１０Ｖ程度に減少するアーク放電の状態となる（岩波書店 理化学辞典第５版）。
【０００６】
そして、平板型光源での放電は、グロー放電が安定に行なわれ放電空間内の全領域で発光している、図６Ａに示す安定放電の状態を維持するようになされることが必要である。なお、図６で発光している領域Ｌを斜線で示している。
【特許文献１】特開平９−１１５４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本来平板型光源での放電状態は、図６Ａに示す放電空間内の全領域で発光している安定放電の状態を維持することが必要であるが、実際にはグロー放電の安定放電状態からずれてしまい、グロー放電からアーク放電への遷移状態あるいはアーク放電へ移行した状態となり、図６Ｂ及びＣに示すように、放電が放電空間内の局所領域で行なわれる、いわゆる放電収縮の状態となる不具合を生じることがあった。
【０００８】
図５で示される特許文献１に開示されている平板型光源の誘電体層５０は、例えば、放電電極４０，４１が形成された前面板１０の上面に、スクリーン印刷によって酸化鉛（ＰｂＯ）を含有した低融点ガラス（フリットガラス）ペーストが略均一に形成されたのち焼成されたものである。
そして、ここで用いられる誘電体層５０に含有される酸化鉛は、その粒径が比較的大きいため誘電体層５０の膜質として見たときの緻密さが不十分であり、このため、放電の継続により誘電体層５０が損傷してしまい、この結果リーク電流が大きくなってグロー放電を維持することができなくなりアーク放電に移行し放電収縮の状態になっていたことを、本願出願人が鋭意検討した結果見出した。
【０００９】
すなわち、酸化鉛を含有する低融点ガラスペーストをスクリーン印刷法にて印刷・焼成して得た誘電体層５０では、緻密な誘電体層とすることができず、その結果比較的短い時間で所定値より大きなリーク電流を生じるようになるため安定な発光状態を維持することができない。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑み、長期間にわたって安定な発光を行なうことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明平板型光源は、一面に少なくとも一対の放電電極が設けられると共に、放電電極を覆う誘電体層が設けられた第１基板と、一面に蛍光体層が設けられる第２基板と、この第２基板と第１基板の間に配され、放電ガスを密封する放電空間を形成する隔壁と、を具備し第１基板の誘電体層と第２基板の蛍光体層とが対向配置される平板型光源において、放電電極間のリークの電流密度が電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０−７Ａ／ｃｍ２以下の誘電体層を形成したものである。
【００１２】
また、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層に珪素化合物の層を有するものである。
【００１３】
また、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層の厚さを５０μｍ以下としたものである。
【００１４】
また、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層の珪素化合物の層をＳｉＯｘとしたものである。
【００１５】
また、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層の珪素化合物の層をＳｉＮｙとしたものである。
【００１６】
さらに、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層の珪素化合物の層をＳｉＯｘＮｙとしたものである。
【００１７】
このように構成した本発明平板型光源によれば、誘電体層が珪素化合物単体で又は他の誘電体に加えて珪素化合物の層が設けられて形成され、この珪素化合物は粒径が小さいため誘電体層を緻密に形成することができるのでリークの電流密度を小さく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明平板型光源によれば、誘電体層の膜質が緻密であるため放電収縮を生じにくく、長期間にわたって安定な発光を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明平板型光源を実施するための最良の形態の例を図１〜図４、図６を参照して説明する。
【００２０】
図１において１は本例の平板型光源を示し、平板型光源１は照光面側となるフロントパネルに相当する略長方形をなす前面板１０と、リアパネルに相当する１辺が前面板１０の短辺と略同じ大きさの略正方形をなす背面板２０とが隔壁３０を介して貼り合わされ、これにより形成された略直方体をなす放電空間７０に所定の放電ガスが密封されてなるものである。そして、前面板１０の裏面の短辺側に後述する誘電体層１５で覆われる２つの放電電極１２，１２が放電空間７０の外部に延設されたリード端子１３，１３が設けられる。
ここで、平板型光源１としては、例えば放電空間７０の大きさが幅１５８ｍｍ×奥行き１３０ｍｍ×厚さ１．８ｍｍで対角の長さが略８インチ相当の発光面をもつものである。
【００２１】
図２は、図１に示す平板型光源１を分解して示すものである。
前面板１０は、透明板１１の一面１１-2に１対の放電電極１２，１２とこの放電電極１２，１２を覆うように所定領域に誘電体層１４が形成されたものである。
【００２２】
透明板１１は、高融点ガラスやソーダガラスなどからなる絶縁性を有し透明で平坦な板であり、この透明板１１の一面１１-2に形成される帯状の放電電極１２，１２は、例えば蒸着法などによりクロム膜を面１１-2の全面に形成してから、フォトリソグラフィ技術で放電電極１２，１２のパターンをフォトレジストに転写してからエッチングによりクロム膜をパターニングすることによって形成される。ここで、放電電極１２，１２の間隙Ｇが放電ギャップである。本例では放電ギャップＧは例えば５０ｍｍ程度である。
【００２３】
そして、放電電極１２、１２が形成された面１１-2の全面に珪素化合物からなる誘電体層１４と保護膜層１５を形成してから、透明板１１の面１１-2側の周辺を略矩形枠状に周知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術により除去し、図２に示すように、リード端子１３，１３を露呈させると共に、後述する隔壁３０との接合領域となる面１１-2を露呈させる。
【００２４】
誘電体層１４としては酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｙ）、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素化合物の内のいずれかの膜を単体で形成しても、例えばスクリーン印刷で形成した従来の酸化鉛（ＰｂＯ）などを主とした誘電体層の上にこれら珪素化合物の膜を形成するようにしてもよい。
珪素化合物の膜の形成方法としては、スパッタリング法などのＰＶＤ法によるものやＣＶＤ（化学的気相成長）法によるものが膜質の均一性・均質性・緻密性の点で好ましく、本例では珪素化合物による単体誘電体層とした場合の厚さは７μｍ程度とし、別に形成した誘電体層の上に珪素化合物の膜を形成する場合は全体の厚さが５０μｍを越えないようにする。
【００２５】
誘電体層１４の膜厚は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法によって成膜されたものでも１μｍ未満では駆動電圧に対し絶縁耐圧不足であり、５０μｍを越えるような膜厚では駆動電圧を高く設定する必要が生じ現実的でないため、１〜５０μｍの範囲が好ましい。
また、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｙ）、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）における添え字（符号）ｘ、ｙとしては実数値もとり得るものである。従って、例えばＳｉＯｘは一般的なＳｉＯ２に対してＳｉ（珪素）リッチな酸化膜からＯ（酸素）リッチな膜組成までを含んでいる。
【００２６】
また、誘電体層１４の上に形成される保護膜層１５としては、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を蒸着法またはスパッタリング法で略０．６μｍの厚さで形成する。
【００２７】
隔壁３０は、耐熱性を有する絶縁材料で枠状に形成したものであり、図２に示すように、本例では複数の直方体状のガラス片３０-1〜３０-4をガラスペーストにより略正方形枠状に接合したガラススペーサーとしている。なお、隔壁３０の厚さが略放電空間７０の高さとなるが、この厚さは１〜３ｍｍ程度であり、本例では上述のように比較的薄い１．８ｍｍとしている。また、略正方形枠の一辺には後述する放電空間７０内を排気するための図示しない排気管が設けられる。
【００２８】
背面板２０は、絶縁板２１の一面２１-2の所定領域に略正方形状に蛍光体層２２が形成されたものである。ここで用いられる蛍光体層２２は、平板型光源１としては白色光が必要なことから光の３原色である赤色、緑色、青色をそれぞれ発光する蛍光体を混合して用いる。
紫外線の照射により赤色に発光する蛍光体材料としては、例えばイットリウム、ガドリニウムのホウ酸塩でユーロピウム付活の（Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ）や［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ］、緑色に発光する蛍光体材料として、例えばケイ酸亜鉛にマンガン付活の（ＺｎＳｉＯ２：Ｍｎ）、さらに青色に発光する蛍光体材料として、例えばバリウムマグネシウムアルミネートの（ＢａＭｇＡ１１４Ｏ２３：Ｅｕ）などを使用する。
【００２９】
このように構成される図２に示す前面板１０と隔壁３０と背面板２０とは、実際には次のように組み上げ平面型光源１とする。
先ず、蛍光体層２２が形成されていない絶縁板２１の面２１-2の周縁に略正方形枠状にガラスペーストを塗布してから、この上にガラススペーサーによる隔壁３０を載置し、焼成して固定する。このときの焼成（隔壁焼成工程）は、空気中で行い、焼成温度は５６０°Ｃ程度、焼成は２時間程度である。
【００３０】
次に、絶縁板２１に固定された隔壁３０の内側に露呈されている面２１-2上に少なくとも３種の蛍光体が混合された液を塗布してから焼成炉内で焼成し蛍光体層２２形成する。その時の焼成温度は５１０°Ｃ程度で焼成時間は１０分程度である。
【００３１】
次に、例えばスクリーン印刷により、絶縁板２１の隔壁３０の略正方形枠の上にガラスペーストを枠状に供給する。
【００３２】
次に、前面板１０を隔壁３０上の枠状のガラスペーストに押付け貼り合わせた状態とし、焼成してガラスペーストを硬化させて接合し、前面板１０と隔壁３０と背面板２０を一体とする。
このとき、前面板１０に略正方形形状に形成される誘電体層１４と保護膜層１５の縁辺部が隔壁３０と透明板１１の間に僅か入り込むような状態で接合し、前面板１０と隔壁３０と背面板２０とが一体とされて形成される内部空間にリード端子１３，１３の金属面が露呈しないようにする。
【００３３】
最後に、例えば隔壁３０に設けられた不図示の排気管から前面板１０と背面板２０との間に形成された空間内の空気を排気してから所定の放電ガスを入れて置換し、この空間を封止し所定のガス圧を有する放電空間７０とする。
ここで、放電ガスは、例えば放電開始電圧の低下が期待できるペニング効果の大きいＨｅ−Ｘｅ（２％）混合ガスの全圧が、１×１０３ Ｐａ〜４×１０５ Ｐａで封入される。
【００３４】
このような構成とした平板型光源１の動作の一例を説明する。先ず、図１及び図２に示す１対の放電電極１２，１２の内の、それぞれに互いの位相を１８０°ずらした交流電圧を印加する。すなわち、図４に示すように、例えば時刻ｔにおいて一方の放電電極１２に電圧Ｖsusを印加させ（図４Ａ）、他方の放電電極１２に電圧Ｖsusと逆方向の電圧の−Ｖsusを印加し（図４Ｂ）、放電電極１２，１２間で放電を発生させる。この放電によって生じた紫外線が蛍光体層２２に照射されることで赤色、緑色、青色の蛍光体のそれぞれを発光させることにより白色光が透明板１０を通して得られる。
【００３５】
このように構成された平面型光源１での放電状態を、誘電体層１４を変えて検討した内容を図３及び図６を参照して説明する。
【００３６】
検討手順は以下のようにした。
先ず、誘電体層の膜質について、図３に示すように、Ｓｉウェハ１００上に誘電体層の膜１２０（厚さδ）を形成し、この膜１２０の上に面積の分かっている電極１１０を設け、ＬＣＲメータを接続した状態でＳｉウェハ１００と上の電極１１０との間に電圧を印加し、誘電体層の膜１２０中を流れる電流量を測定する。
【００３７】
このとき、電圧は膜中の電界強度が１ＭＶ／ｃｍとなるように印加し、このときに単位面積（１ｃｍ２）当たりに流れる電流を得るようにする。
ここで例えば、上電極１１０の面積を１０ｃｍ２とし、誘電体の膜厚δを１０μｍとしてＳｉウェハ１００と電極との間に１００Ｖ印加したとき、電流が１０−６Ａとすると、電界強度は１００／δ＝１００／（１０×１０−５）＝１ＭＶ／ｃｍで、リークの電流密度は１０−６／１０＝１０−７Ａ／ｃｍ２となる。
【００３８】
次に、上述図１例に示す平面型光源１でＣＶＤ法により形成した誘電体層１４の膜中における放電電極１２，１２間の電界強度がピークにおいて略１ＭＶ／ｃｍ以上となるように交流電圧を印加して放電させ、発光状態を目視観察して放電状態を観察した。
【実施例１】
【００３９】
酸化珪素（ＳｉＯｘ）の膜質として、図３に示すように、Ｓｉウェハ１００上に酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜１２０を形成し、電圧を膜中の電界強度が１ＭＶ／ｃｍとなるように印加し、このときのリークの電流密度として２．５×１０−８Ａ／ｃｍ２を得た。そして、この酸化珪素（ＳｉＯｘ）を誘電体層１４に用いた平面型光源１を作製し、放電させて発光状態を観察した。
この結果、酸化珪素（ＳｉＯｘ）の誘電体層１４では所定の発光時間において、図６Ｂ或いは図６Ｃに示す、放電が収縮した状態には移行しなかった。
【実施例２】
【００４０】
窒化珪素（ＳｉＮｙ）の膜質として、図３に示すように、Ｓｉウェハ１００上に窒化珪素（ＳｉＮｙ）膜１２０を形成し、電圧を膜中の電界強度が１ＭＶ／ｃｍとなるように印加し、このときのリークの電流密度として１．０×１０−７Ａを得た。そして、この窒化珪素（ＳｉＮｙ）を誘電体層１４に用いた平面型光源を作製し、放電させて発光状態を観察した。
この結果、窒化珪素（ＳｉＮｙ）の誘電体層１４では所定の発光時間において、図６Ｂ或いは図６Ｃに示す、放電が収縮した状態には移行しなかった。
【実施例３】
【００４１】
酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）の膜質として、図３に示すように、Ｓｉウェハ１００上に酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）膜１２０を形成し、電圧を膜中の電界強度が１ＭＶ／ｃｍとなるように印加し、このときのリークの電流密度として９．０×１０−８Ａ／ｃｍ２Ａを得た。そして、この酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）を誘電体層１４に用いた平面型光源を作製し、放電させて発光状態を観察した。
この結果、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）の誘電体層１４では所定の発光時間において、図６Ｂ或いは図６Ｃに示す、放電が収縮した状態には移行しなかった。
【００４２】
すなわち、電界密度を１ＭＶ／ｃｍとしたとき、リークによる電流密度が１．０×１０−７Ａ／ｃｍ２以下の膜を誘電体層１４とすれば放電収縮しない安定な状態を維持し得ることが分かった。
【００４３】
ここで、酸化珪素（ＳｉＯｘ）は、ＳｉＨ４（モノシラン）ガスとＮ２Ｏ（亜酸化窒素、笑気）ガスとをプラズマ雰囲気中で反応させ成膜したものであり、窒化珪素（ＳｉＮｙ）はＳｉＨ４ガスとＮＨ３（アンモニア）ガスとをプラズマ雰囲気中で反応させ成膜したものであり、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）は
酸化珪素（ＳｉＯｘ）の形成のときとはガスの流量比を変えることにより成膜したものである。
【００４４】
本例の平板型光源１によれば、放電電極１２，１２上の誘電体層１４を珪素化合物、例えば酸化珪素層、窒化珪素層、酸窒化珪素層などとすることにより誘電体層１４が緻密となり、誘電体層１４自体が損傷を受けにくくなり、リークの電流密度の増加が抑制され放電収縮を起こしにくくなるため、安定な発光を維持することができる。
【００４５】
なお、基板１および基板２として、上述した高融点ガラス、ソーダガラス（Ｎａ２Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ２）だけでなく、例えば硼珪酸ガラス（Ｎａ２Ｏ・Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、鉛ガラス（Ｎａ２Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ２）を使用することができる。
【００４６】
また、本例の平板型光源としてクロム膜を基板１に蒸着法で形成したもので説明したが、これに限らず、電気抵抗の低い導体材料からなる複数対の放電電極１２，１２を略平行に設けてあればよく、放電電極材料として、Ｎｉ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ／Ａｇ，Ｔａ，Ｃｕ、また透明電極としてＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）やＳｎＯ２などを、単独または適宜組み合わせて用いることができる。また放電電極１２，１２の成膜方法としては、蒸着法に限らず、スパッタ法、スクリーン印刷法、メッキ法などにより透明板１１の面１１-2に導体を形成したのち、フォトリソグラフィ法、サンドブラスト法、リフトオフ法などによって所定の電極パターンに加工してもよいものである。
また、各一対の放電電極１２、１２の間隙である放電ギャップ１３の寸法は、特に限定されないが、好ましくは１０〜２００ｍｍである。
【００４７】
また、本例では、放電電極１２の表面に形成される誘電体層１４は、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｙ）、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）などによる単独の膜で形成されるものとして説明したが、これに限らず従来の誘電体層としての酸化鉛（ＰｂＯ）など膜の全面にこれら珪素化合物の膜を有していればよいものである。
また、形成方法としては、スパッタ法などのＰＶＤ法によるものやＣＶＤ法によるものが膜質の均一性・均質性・緻密性の点で好ましいが、ほかにイオンプレーティング法、印刷法、ドライフィルム法、塗布法（スプレーコーティング法含む）、転写法などでも、要求される発光の均一性によっては採用することができる。なお、このＰＶＤ法やＣＶＤ法以外の成膜法では、一般に膜厚が大となるので電界密度を所定とするためには、印加する交流電圧の電圧振幅を大きくする。
【００４８】
保護膜層１５を構成する材料としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を例として説明したが、これに限らず、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）なども採用できるものである。なお、保護膜層１５としては、単独材による膜だけでなく、これらのうちの選択された少なくとも２種類の材料から構成された積層膜構造としてもよい。なお、膜厚として酸化マグネシウムを０．６μｍとして説明したが、これに限らず１０μｍ程度までであれば支障なく採用できる。
【００４９】
また、蛍光体層２２の組成として、赤色用は、［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ］，（Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ）で説明したが、これに限らず例えば、（ＹＢＯ３Ｅｕ），（ＹＶＯ４：Ｅｕ），（Ｙ０．９６Ｐ０．６０Ｖ０．４０Ｏ４：Ｅｕ０．０４），（ＧｄＢＯ３：Ｅｕ），（ＳｃＢＯ３：Ｅｕ），（３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）でもよい。また、緑色用は、（ＺｎＳｉＯ２：Ｍｎ）で説明したが、これに限らず例えば、（ＢａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ），（ＢａＭｇ２Ａ１１６Ｏ２７：Ｍｎ），（ＭｇＧａ２Ｏ４：Ｍｎ），（ＹＢＯ３：Ｔｂ），（ＬｕＢＯ３：Ｔｂ），（Ｓｒ４Ｓｉ３Ｏ８Ｃｌ４：Ｅｕ）でもよく、青色用は、（ＢａＭｇＡ１１４Ｏ２３：Ｅｕ）で説明したが、これに限らず例えば、（Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ），（ＣａＷＯ４：Ｐｂ），ＣａＷＯ４，ＹＰ０．８５Ｖ０．１５Ｏ４，（Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ），（Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ）などを使用することができる。
なお、上述例では液晶テレビなど液晶表示装置のバックライトとして白色光を発光させる例で説明したが、これに限らず赤色，緑色，青色の単色光の平面板光源としたり、光の３原色以外の発光色の平面板光源とすることが上述の蛍光体を単独或いは複数混合した蛍光体層により得ることができる。
【００５０】
また、蛍光体層２２の形成方法も厚膜印刷法以外に、例えば所定の割合で混合された蛍光体を、スプレーにより塗布する方法、蛍光体層２２の形成部位に予め粘着性物質を付けておき、蛍光体粒子を付着させる方法、などを採用することができる。
【００５１】
隔壁３０の構造として、本例では略直方体のガラス片を略正方形の枠状に接合したガラススペーサーを用いた例で説明したが、これに限らず、ガラスで形成した矩形枠を用いたもの、基板２に凹部を設けて隔壁を一体に形成したもののほか、従来広く用いられている低融点ガラスにアルミナなどの金属酸化物を混合した周知の絶縁材料を使用することができる。
また、ガラススペーサーを用いる以外にも、例えばスクリーン印刷法、サンドブラスト法、ドライフィルム法、感光法などによっても形成することができる。
【００５２】
ここで、スクリーン印刷法とは、スクリーン版に開口を設け、この開口から隔壁形成用材料をスキージで版の下側に押出し、基板上に隔壁形成用材料層を形成した後、焼成・硬化して隔壁３０を形成する方法である。
サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印刷やロールコーター、ドクターブレード、ノズル吐出式コーターなどを用いて隔壁形成用材料層を基板上の全面に形成し硬化した後、隔壁形成用材料層の隔壁形成部をマスク層で被覆し、次いで、露出した部分をサンドブラスト法によって除去する方法である。
【００５３】
ドライフィルム法とは、基板上に感光性フィルムをラミネートし、露光および現像によって隔壁形成予定部位の感光性フィルムを除去し、除去によって生じた凹部（溝）に隔壁形成用の材料を埋め込み、焼成する方法である。隔壁形成部位以外に残っている感光性フィルムは焼成によって燃焼、除去され、凹部（溝）に埋め込まれた隔壁形成用の材料が残り、隔壁となる。
【００５４】
感光法とは、感光性を持たせた隔壁形成材料層を基板上に形成してから、露光および現像によってこの材料層をパターニングした後、焼成を行う方法である。
【００５５】
放電空間７０内に封入される放電ガスとしては、Ｈｅ−Ｘｅ混合ガス以外にも種々用いることができ、例えばＨｅガス（共鳴線の波長＝５８．４ｎｍ）、Ｎｅガス（同７４．４ｎｍ）、Ａｒガス（同１０７ｎｍ）、Ｋｒガス（同１２４ｎｍ）、Ｘｅガス（同１４７ｎｍ）、を単独又は混合して用いることができる。特に単独で用いる場合、希ガスの中でも最も長い共鳴線波長を有するＸｅガスは、分子線の波長１７２ｎｍにも強い紫外線を放射するので、好適な希ガスである。
【００５６】
また、放電開始電圧の低下が期待できるペニング効果の大きい、Ｎｅ−Ａｒ混合ガス、Ｎｅ−Ｘｅ混合ガス、Ｈｅ−Ｋｒ混合ガス、Ｎｅ−Ｋｒ混合ガス、Ｘｅ−Ｋｒ混合ガスなどの希ガス２種の混合の放電ガスだけでなく、例えばＮｅ−Ｘｅ−Ａｒ混合ガスなどの３種混合の放電ガスとしてもよい。
なお、放電ガスに要求される特性としては、下記の（１）〜（４）がある。（１）平板型光源の長寿命化の観点から、化学的に安定であり、かつ、ガス圧力を高く設定し得ること。（２）平板型光源の高輝度の観点から、紫外線の放射強度が大きいこと。（３）紫外線から可視光線へのエネルギー変換効率を高める観点から、放射される紫外線の波長が長いこと。（４）消費電力低減の観点から、放電開始電圧の低いこと、などである。
【００５７】
また、封入されている放電ガスの全圧は、１×１０３ Ｐａ〜４×１０５ Ｐａが好ましいが、１×１０２Ｐａ〜５×１０５ Ｐａでもよい。このような圧力範囲では、希ガス中で発生した紫外線に照射された蛍光体層２２が良好に発光し、圧力が高いほど平板型光源を構成する各種部材のスパッタリング率が低減する結果、平板型光源を長寿命化することができる。
【００５８】
また、上述例では、前面板１０に透明板１１を用いた反射型の平板型光源について説明したが、反射型に限らず、背面板２０に透明な絶縁材料を用いた透過型の平板型光源の誘電体層にもリークの電流密度が電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０−７Ａ／ｃｍ２以下となる、例えば珪素化合物の一例の酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｙ）、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）による誘電体層を適用することができる。透過型の平板型光源では、蛍光体層２２の発光は背面板２０を通して観察される。
【００５９】
本発明の平面型光源は、上述例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成をとりうることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は本発明平板型光源の実施の形態の例の、Ａは側面断面図、Ｂは斜視図である。
【図２】図１例の平板型光源の分解斜視図である。
【図３】誘電体の膜質の評価方法の説明に供する断面図である。
【図４】図１例の平板型光源のリード端子に供給する駆動電圧波形である。
【図５】従来の平板型光源の説明に供するＡは平面図、Ｂは側面断面図、Ｃは斜視図である。
【図６】平板型光源における発光状態の説明に供するＡは全面発光状態、Ｂは一の放電収縮状態、Ｃは別の放電収縮状態の説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…前面板、１２…放電電極、１４…誘電体層、２０…背面板、２２…蛍光体層、３０…隔壁、７０…放電空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置などのバックライトとして用いて好適な安定な発光を行なうことができる平板型光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在主流の陰極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示装置として、平面型（フラットパネル形式）の表示装置、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ：プラズマ・ディスプレイ）などが市販されている。
中でも液晶表示装置は、薄型軽量であり低消費電力で、長寿命であるなどの長所を有するため、パーソナルコンピュータやテレビなど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。この液晶表示装置では、液晶自体は発光素子でないので、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、細径の蛍光ランプとアクリル樹脂の導光体を組み合わせたものが主であるが、平板型の放電ランプによる光源も使用されている。
【０００３】
図５は、例えば特許文献１に開示されている従来の平板型光源の断面図である。図に示すように、ソーダガラスなどからなる透光性の前面板１０と、ソーダガラスやセラミック等からなる絶縁基板２０と側板３０とが、例えば低融点ガラス（図示せず）で一体に気密封着され、扁平状の密閉容器１が構成されている。発光面となる前面板１０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、誘電体層５０で覆われている。また、絶縁基板２０の内面には蛍光体６０が塗布されており、密閉容器１内の放電空間７０には水銀と始動用ガスとしてアルゴンやネオン−アルゴン等の混合ガス、又はキセノン、クリプトン、アルゴン、ヘリウム、ネオン等の希ガスの放電ガスが封入されている。
【０００４】
本構成による平板型光源は、放電電極４０、４１間に高周波電圧（例えば、２０ｋＨｚ）を印加することにより放電空間７０内に放電ガス中でのグロー放電が発生し、グロー放電で発生した紫外線により蛍光体６０が励起されて発光し、光が前面板１０を通して外部に放射される。
なお、平板型光源においては、封入された放電ガスの種類に応じた波長を有する紫外線が発生し、この紫外線により蛍光体材料の種類に応じた特有の発光色を呈するようになされている。
【０００５】
図５の平板型光源では放電空間内に一対の放電電極が配されるだけなので、この放電電極間に生じるグロー放電により蛍光体層が均一に発光することが求められる。
一般に、低気圧中の放電では、電極電圧が増すにつれて、電流が非常に小さい暗流（タウンゼント放電）の状態からグロー放電に移行する。このグロー放電では、陽極寄りの中央部には陽光柱、陰極付近には負グローと呼ばれる発光領域があって、気体の種類によって独自の色を示す。負グローと陰極の間はイオンの空間電荷層が生じて大きな電位差が存在し、ここで加速された陽イオンが陰極を衝撃して２次電子を補給する。さらに電流が大きくなると陰極温度が上昇して熱電子放出が盛んになり、電極間電圧が１０Ｖ程度に減少するアーク放電の状態となる（岩波書店 理化学辞典第５版）。
【０００６】
そして、平板型光源での放電は、グロー放電が安定に行なわれ放電空間内の全領域で発光している、図６Ａに示す安定放電の状態を維持するようになされることが必要である。なお、図６で発光している領域Ｌを斜線で示している。
【特許文献１】特開平９−１１５４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本来平板型光源での放電状態は、図６Ａに示す放電空間内の全領域で発光している安定放電の状態を維持することが必要であるが、実際にはグロー放電の安定放電状態からずれてしまい、グロー放電からアーク放電への遷移状態あるいはアーク放電へ移行した状態となり、図６Ｂ及びＣに示すように、放電が放電空間内の局所領域で行なわれる、いわゆる放電収縮の状態となる不具合を生じることがあった。
【０００８】
図５で示される特許文献１に開示されている平板型光源の誘電体層５０は、例えば、放電電極４０，４１が形成された前面板１０の上面に、スクリーン印刷によって酸化鉛（ＰｂＯ）を含有した低融点ガラス（フリットガラス）ペーストが略均一に形成されたのち焼成されたものである。
そして、ここで用いられる誘電体層５０に含有される酸化鉛は、その粒径が比較的大きいため誘電体層５０の膜質として見たときの緻密さが不十分であり、このため、放電の継続により誘電体層５０が損傷してしまい、この結果リーク電流が大きくなってグロー放電を維持することができなくなりアーク放電に移行し放電収縮の状態になっていたことを、本願出願人が鋭意検討した結果見出した。
【０００９】
すなわち、酸化鉛を含有する低融点ガラスペーストをスクリーン印刷法にて印刷・焼成して得た誘電体層５０では、緻密な誘電体層とすることができず、その結果比較的短い時間で所定値より大きなリーク電流を生じるようになるため安定な発光状態を維持することができない。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑み、長期間にわたって安定な発光を行なうことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明平板型光源は、一面に少なくとも一対の放電電極が設けられると共に、放電電極を覆う誘電体層が設けられた第１基板と、一面に蛍光体層が設けられる第２基板と、この第２基板と第１基板の間に配され、放電ガスを密封する放電空間を形成する隔壁と、を具備し第１基板の誘電体層と第２基板の蛍光体層とが対向配置される平板型光源において、放電電極間のリークの電流密度が電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０−７Ａ／ｃｍ２以下の誘電体層を形成したものである。
【００１２】
また、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層に珪素化合物の層を有するものである。
【００１３】
また、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層の厚さを５０μｍ以下としたものである。
【００１４】
また、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層の珪素化合物の層をＳｉＯｘとしたものである。
【００１５】
また、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層の珪素化合物の層をＳｉＮｙとしたものである。
【００１６】
さらに、本発明は上記記載の平板型光源において、誘電体層の珪素化合物の層をＳｉＯｘＮｙとしたものである。
【００１７】
このように構成した本発明平板型光源によれば、誘電体層が珪素化合物単体で又は他の誘電体に加えて珪素化合物の層が設けられて形成され、この珪素化合物は粒径が小さいため誘電体層を緻密に形成することができるのでリークの電流密度を小さく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明平板型光源によれば、誘電体層の膜質が緻密であるため放電収縮を生じにくく、長期間にわたって安定な発光を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明平板型光源を実施するための最良の形態の例を図１〜図４、図６を参照して説明する。
【００２０】
図１において１は本例の平板型光源を示し、平板型光源１は照光面側となるフロントパネルに相当する略長方形をなす前面板１０と、リアパネルに相当する１辺が前面板１０の短辺と略同じ大きさの略正方形をなす背面板２０とが隔壁３０を介して貼り合わされ、これにより形成された略直方体をなす放電空間７０に所定の放電ガスが密封されてなるものである。そして、前面板１０の裏面の短辺側に後述する誘電体層１５で覆われる２つの放電電極１２，１２が放電空間７０の外部に延設されたリード端子１３，１３が設けられる。
ここで、平板型光源１としては、例えば放電空間７０の大きさが幅１５８ｍｍ×奥行き１３０ｍｍ×厚さ１．８ｍｍで対角の長さが略８インチ相当の発光面をもつものである。
【００２１】
図２は、図１に示す平板型光源１を分解して示すものである。
前面板１０は、透明板１１の一面１１-2に１対の放電電極１２，１２とこの放電電極１２，１２を覆うように所定領域に誘電体層１４が形成されたものである。
【００２２】
透明板１１は、高融点ガラスやソーダガラスなどからなる絶縁性を有し透明で平坦な板であり、この透明板１１の一面１１-2に形成される帯状の放電電極１２，１２は、例えば蒸着法などによりクロム膜を面１１-2の全面に形成してから、フォトリソグラフィ技術で放電電極１２，１２のパターンをフォトレジストに転写してからエッチングによりクロム膜をパターニングすることによって形成される。ここで、放電電極１２，１２の間隙Ｇが放電ギャップである。本例では放電ギャップＧは例えば５０ｍｍ程度である。
【００２３】
そして、放電電極１２、１２が形成された面１１-2の全面に珪素化合物からなる誘電体層１４と保護膜層１５を形成してから、透明板１１の面１１-2側の周辺を略矩形枠状に周知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術により除去し、図２に示すように、リード端子１３，１３を露呈させると共に、後述する隔壁３０との接合領域となる面１１-2を露呈させる。
【００２４】
誘電体層１４としては酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｙ）、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素化合物の内のいずれかの膜を単体で形成しても、例えばスクリーン印刷で形成した従来の酸化鉛（ＰｂＯ）などを主とした誘電体層の上にこれら珪素化合物の膜を形成するようにしてもよい。
珪素化合物の膜の形成方法としては、スパッタリング法などのＰＶＤ法によるものやＣＶＤ（化学的気相成長）法によるものが膜質の均一性・均質性・緻密性の点で好ましく、本例では珪素化合物による単体誘電体層とした場合の厚さは７μｍ程度とし、別に形成した誘電体層の上に珪素化合物の膜を形成する場合は全体の厚さが５０μｍを越えないようにする。
【００２５】
誘電体層１４の膜厚は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法によって成膜されたものでも１μｍ未満では駆動電圧に対し絶縁耐圧不足であり、５０μｍを越えるような膜厚では駆動電圧を高く設定する必要が生じ現実的でないため、１〜５０μｍの範囲が好ましい。
また、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｙ）、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）における添え字（符号）ｘ、ｙとしては実数値もとり得るものである。従って、例えばＳｉＯｘは一般的なＳｉＯ２に対してＳｉ（珪素）リッチな酸化膜からＯ（酸素）リッチな膜組成までを含んでいる。
【００２６】
また、誘電体層１４の上に形成される保護膜層１５としては、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を蒸着法またはスパッタリング法で略０．６μｍの厚さで形成する。
【００２７】
隔壁３０は、耐熱性を有する絶縁材料で枠状に形成したものであり、図２に示すように、本例では複数の直方体状のガラス片３０-1〜３０-4をガラスペーストにより略正方形枠状に接合したガラススペーサーとしている。なお、隔壁３０の厚さが略放電空間７０の高さとなるが、この厚さは１〜３ｍｍ程度であり、本例では上述のように比較的薄い１．８ｍｍとしている。また、略正方形枠の一辺には後述する放電空間７０内を排気するための図示しない排気管が設けられる。
【００２８】
背面板２０は、絶縁板２１の一面２１-2の所定領域に略正方形状に蛍光体層２２が形成されたものである。ここで用いられる蛍光体層２２は、平板型光源１としては白色光が必要なことから光の３原色である赤色、緑色、青色をそれぞれ発光する蛍光体を混合して用いる。
紫外線の照射により赤色に発光する蛍光体材料としては、例えばイットリウム、ガドリニウムのホウ酸塩でユーロピウム付活の（Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ）や［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ］、緑色に発光する蛍光体材料として、例えばケイ酸亜鉛にマンガン付活の（ＺｎＳｉＯ２：Ｍｎ）、さらに青色に発光する蛍光体材料として、例えばバリウムマグネシウムアルミネートの（ＢａＭｇＡ１１４Ｏ２３：Ｅｕ）などを使用する。
【００２９】
このように構成される図２に示す前面板１０と隔壁３０と背面板２０とは、実際には次のように組み上げ平面型光源１とする。
先ず、蛍光体層２２が形成されていない絶縁板２１の面２１-2の周縁に略正方形枠状にガラスペーストを塗布してから、この上にガラススペーサーによる隔壁３０を載置し、焼成して固定する。このときの焼成（隔壁焼成工程）は、空気中で行い、焼成温度は５６０°Ｃ程度、焼成は２時間程度である。
【００３０】
次に、絶縁板２１に固定された隔壁３０の内側に露呈されている面２１-2上に少なくとも３種の蛍光体が混合された液を塗布してから焼成炉内で焼成し蛍光体層２２形成する。その時の焼成温度は５１０°Ｃ程度で焼成時間は１０分程度である。
【００３１】
次に、例えばスクリーン印刷により、絶縁板２１の隔壁３０の略正方形枠の上にガラスペーストを枠状に供給する。
【００３２】
次に、前面板１０を隔壁３０上の枠状のガラスペーストに押付け貼り合わせた状態とし、焼成してガラスペーストを硬化させて接合し、前面板１０と隔壁３０と背面板２０を一体とする。
このとき、前面板１０に略正方形形状に形成される誘電体層１４と保護膜層１５の縁辺部が隔壁３０と透明板１１の間に僅か入り込むような状態で接合し、前面板１０と隔壁３０と背面板２０とが一体とされて形成される内部空間にリード端子１３，１３の金属面が露呈しないようにする。
【００３３】
最後に、例えば隔壁３０に設けられた不図示の排気管から前面板１０と背面板２０との間に形成された空間内の空気を排気してから所定の放電ガスを入れて置換し、この空間を封止し所定のガス圧を有する放電空間７０とする。
ここで、放電ガスは、例えば放電開始電圧の低下が期待できるペニング効果の大きいＨｅ−Ｘｅ（２％）混合ガスの全圧が、１×１０３ Ｐａ〜４×１０５ Ｐａで封入される。
【００３４】
このような構成とした平板型光源１の動作の一例を説明する。先ず、図１及び図２に示す１対の放電電極１２，１２の内の、それぞれに互いの位相を１８０°ずらした交流電圧を印加する。すなわち、図４に示すように、例えば時刻ｔにおいて一方の放電電極１２に電圧Ｖsusを印加させ（図４Ａ）、他方の放電電極１２に電圧Ｖsusと逆方向の電圧の−Ｖsusを印加し（図４Ｂ）、放電電極１２，１２間で放電を発生させる。この放電によって生じた紫外線が蛍光体層２２に照射されることで赤色、緑色、青色の蛍光体のそれぞれを発光させることにより白色光が透明板１０を通して得られる。
【００３５】
このように構成された平面型光源１での放電状態を、誘電体層１４を変えて検討した内容を図３及び図６を参照して説明する。
【００３６】
検討手順は以下のようにした。
先ず、誘電体層の膜質について、図３に示すように、Ｓｉウェハ１００上に誘電体層の膜１２０（厚さδ）を形成し、この膜１２０の上に面積の分かっている電極１１０を設け、ＬＣＲメータを接続した状態でＳｉウェハ１００と上の電極１１０との間に電圧を印加し、誘電体層の膜１２０中を流れる電流量を測定する。
【００３７】
このとき、電圧は膜中の電界強度が１ＭＶ／ｃｍとなるように印加し、このときに単位面積（１ｃｍ２）当たりに流れる電流を得るようにする。
ここで例えば、上電極１１０の面積を１０ｃｍ２とし、誘電体の膜厚δを１０μｍとしてＳｉウェハ１００と電極との間に１００Ｖ印加したとき、電流が１０−６Ａとすると、電界強度は１００／δ＝１００／（１０×１０−５）＝１ＭＶ／ｃｍで、リークの電流密度は１０−６／１０＝１０−７Ａ／ｃｍ２となる。
【００３８】
次に、上述図１例に示す平面型光源１でＣＶＤ法により形成した誘電体層１４の膜中における放電電極１２，１２間の電界強度がピークにおいて略１ＭＶ／ｃｍ以上となるように交流電圧を印加して放電させ、発光状態を目視観察して放電状態を観察した。
【実施例１】
【００３９】
酸化珪素（ＳｉＯｘ）の膜質として、図３に示すように、Ｓｉウェハ１００上に酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜１２０を形成し、電圧を膜中の電界強度が１ＭＶ／ｃｍとなるように印加し、このときのリークの電流密度として２．５×１０−８Ａ／ｃｍ２を得た。そして、この酸化珪素（ＳｉＯｘ）を誘電体層１４に用いた平面型光源１を作製し、放電させて発光状態を観察した。
この結果、酸化珪素（ＳｉＯｘ）の誘電体層１４では所定の発光時間において、図６Ｂ或いは図６Ｃに示す、放電が収縮した状態には移行しなかった。
【実施例２】
【００４０】
窒化珪素（ＳｉＮｙ）の膜質として、図３に示すように、Ｓｉウェハ１００上に窒化珪素（ＳｉＮｙ）膜１２０を形成し、電圧を膜中の電界強度が１ＭＶ／ｃｍとなるように印加し、このときのリークの電流密度として１．０×１０−７Ａを得た。そして、この窒化珪素（ＳｉＮｙ）を誘電体層１４に用いた平面型光源を作製し、放電させて発光状態を観察した。
この結果、窒化珪素（ＳｉＮｙ）の誘電体層１４では所定の発光時間において、図６Ｂ或いは図６Ｃに示す、放電が収縮した状態には移行しなかった。
【実施例３】
【００４１】
酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）の膜質として、図３に示すように、Ｓｉウェハ１００上に酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）膜１２０を形成し、電圧を膜中の電界強度が１ＭＶ／ｃｍとなるように印加し、このときのリークの電流密度として９．０×１０−８Ａ／ｃｍ２Ａを得た。そして、この酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）を誘電体層１４に用いた平面型光源を作製し、放電させて発光状態を観察した。
この結果、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）の誘電体層１４では所定の発光時間において、図６Ｂ或いは図６Ｃに示す、放電が収縮した状態には移行しなかった。
【００４２】
すなわち、電界密度を１ＭＶ／ｃｍとしたとき、リークによる電流密度が１．０×１０−７Ａ／ｃｍ２以下の膜を誘電体層１４とすれば放電収縮しない安定な状態を維持し得ることが分かった。
【００４３】
ここで、酸化珪素（ＳｉＯｘ）は、ＳｉＨ４（モノシラン）ガスとＮ２Ｏ（亜酸化窒素、笑気）ガスとをプラズマ雰囲気中で反応させ成膜したものであり、窒化珪素（ＳｉＮｙ）はＳｉＨ４ガスとＮＨ３（アンモニア）ガスとをプラズマ雰囲気中で反応させ成膜したものであり、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）は
酸化珪素（ＳｉＯｘ）の形成のときとはガスの流量比を変えることにより成膜したものである。
【００４４】
本例の平板型光源１によれば、放電電極１２，１２上の誘電体層１４を珪素化合物、例えば酸化珪素層、窒化珪素層、酸窒化珪素層などとすることにより誘電体層１４が緻密となり、誘電体層１４自体が損傷を受けにくくなり、リークの電流密度の増加が抑制され放電収縮を起こしにくくなるため、安定な発光を維持することができる。
【００４５】
なお、基板１および基板２として、上述した高融点ガラス、ソーダガラス（Ｎａ２Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ２）だけでなく、例えば硼珪酸ガラス（Ｎａ２Ｏ・Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、鉛ガラス（Ｎａ２Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ２）を使用することができる。
【００４６】
また、本例の平板型光源としてクロム膜を基板１に蒸着法で形成したもので説明したが、これに限らず、電気抵抗の低い導体材料からなる複数対の放電電極１２，１２を略平行に設けてあればよく、放電電極材料として、Ｎｉ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ／Ａｇ，Ｔａ，Ｃｕ、また透明電極としてＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）やＳｎＯ２などを、単独または適宜組み合わせて用いることができる。また放電電極１２，１２の成膜方法としては、蒸着法に限らず、スパッタ法、スクリーン印刷法、メッキ法などにより透明板１１の面１１-2に導体を形成したのち、フォトリソグラフィ法、サンドブラスト法、リフトオフ法などによって所定の電極パターンに加工してもよいものである。
また、各一対の放電電極１２、１２の間隙である放電ギャップ１３の寸法は、特に限定されないが、好ましくは１０〜２００ｍｍである。
【００４７】
また、本例では、放電電極１２の表面に形成される誘電体層１４は、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｙ）、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）などによる単独の膜で形成されるものとして説明したが、これに限らず従来の誘電体層としての酸化鉛（ＰｂＯ）など膜の全面にこれら珪素化合物の膜を有していればよいものである。
また、形成方法としては、スパッタ法などのＰＶＤ法によるものやＣＶＤ法によるものが膜質の均一性・均質性・緻密性の点で好ましいが、ほかにイオンプレーティング法、印刷法、ドライフィルム法、塗布法（スプレーコーティング法含む）、転写法などでも、要求される発光の均一性によっては採用することができる。なお、このＰＶＤ法やＣＶＤ法以外の成膜法では、一般に膜厚が大となるので電界密度を所定とするためには、印加する交流電圧の電圧振幅を大きくする。
【００４８】
保護膜層１５を構成する材料としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を例として説明したが、これに限らず、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）なども採用できるものである。なお、保護膜層１５としては、単独材による膜だけでなく、これらのうちの選択された少なくとも２種類の材料から構成された積層膜構造としてもよい。なお、膜厚として酸化マグネシウムを０．６μｍとして説明したが、これに限らず１０μｍ程度までであれば支障なく採用できる。
【００４９】
また、蛍光体層２２の組成として、赤色用は、［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ］，（Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ）で説明したが、これに限らず例えば、（ＹＢＯ３Ｅｕ），（ＹＶＯ４：Ｅｕ），（Ｙ０．９６Ｐ０．６０Ｖ０．４０Ｏ４：Ｅｕ０．０４），（ＧｄＢＯ３：Ｅｕ），（ＳｃＢＯ３：Ｅｕ），（３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）でもよい。また、緑色用は、（ＺｎＳｉＯ２：Ｍｎ）で説明したが、これに限らず例えば、（ＢａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ），（ＢａＭｇ２Ａ１１６Ｏ２７：Ｍｎ），（ＭｇＧａ２Ｏ４：Ｍｎ），（ＹＢＯ３：Ｔｂ），（ＬｕＢＯ３：Ｔｂ），（Ｓｒ４Ｓｉ３Ｏ８Ｃｌ４：Ｅｕ）でもよく、青色用は、（ＢａＭｇＡ１１４Ｏ２３：Ｅｕ）で説明したが、これに限らず例えば、（Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ），（ＣａＷＯ４：Ｐｂ），ＣａＷＯ４，ＹＰ０．８５Ｖ０．１５Ｏ４，（Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ），（Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ）などを使用することができる。
なお、上述例では液晶テレビなど液晶表示装置のバックライトとして白色光を発光させる例で説明したが、これに限らず赤色，緑色，青色の単色光の平面板光源としたり、光の３原色以外の発光色の平面板光源とすることが上述の蛍光体を単独或いは複数混合した蛍光体層により得ることができる。
【００５０】
また、蛍光体層２２の形成方法も厚膜印刷法以外に、例えば所定の割合で混合された蛍光体を、スプレーにより塗布する方法、蛍光体層２２の形成部位に予め粘着性物質を付けておき、蛍光体粒子を付着させる方法、などを採用することができる。
【００５１】
隔壁３０の構造として、本例では略直方体のガラス片を略正方形の枠状に接合したガラススペーサーを用いた例で説明したが、これに限らず、ガラスで形成した矩形枠を用いたもの、基板２に凹部を設けて隔壁を一体に形成したもののほか、従来広く用いられている低融点ガラスにアルミナなどの金属酸化物を混合した周知の絶縁材料を使用することができる。
また、ガラススペーサーを用いる以外にも、例えばスクリーン印刷法、サンドブラスト法、ドライフィルム法、感光法などによっても形成することができる。
【００５２】
ここで、スクリーン印刷法とは、スクリーン版に開口を設け、この開口から隔壁形成用材料をスキージで版の下側に押出し、基板上に隔壁形成用材料層を形成した後、焼成・硬化して隔壁３０を形成する方法である。
サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印刷やロールコーター、ドクターブレード、ノズル吐出式コーターなどを用いて隔壁形成用材料層を基板上の全面に形成し硬化した後、隔壁形成用材料層の隔壁形成部をマスク層で被覆し、次いで、露出した部分をサンドブラスト法によって除去する方法である。
【００５３】
ドライフィルム法とは、基板上に感光性フィルムをラミネートし、露光および現像によって隔壁形成予定部位の感光性フィルムを除去し、除去によって生じた凹部（溝）に隔壁形成用の材料を埋め込み、焼成する方法である。隔壁形成部位以外に残っている感光性フィルムは焼成によって燃焼、除去され、凹部（溝）に埋め込まれた隔壁形成用の材料が残り、隔壁となる。
【００５４】
感光法とは、感光性を持たせた隔壁形成材料層を基板上に形成してから、露光および現像によってこの材料層をパターニングした後、焼成を行う方法である。
【００５５】
放電空間７０内に封入される放電ガスとしては、Ｈｅ−Ｘｅ混合ガス以外にも種々用いることができ、例えばＨｅガス（共鳴線の波長＝５８．４ｎｍ）、Ｎｅガス（同７４．４ｎｍ）、Ａｒガス（同１０７ｎｍ）、Ｋｒガス（同１２４ｎｍ）、Ｘｅガス（同１４７ｎｍ）、を単独又は混合して用いることができる。特に単独で用いる場合、希ガスの中でも最も長い共鳴線波長を有するＸｅガスは、分子線の波長１７２ｎｍにも強い紫外線を放射するので、好適な希ガスである。
【００５６】
また、放電開始電圧の低下が期待できるペニング効果の大きい、Ｎｅ−Ａｒ混合ガス、Ｎｅ−Ｘｅ混合ガス、Ｈｅ−Ｋｒ混合ガス、Ｎｅ−Ｋｒ混合ガス、Ｘｅ−Ｋｒ混合ガスなどの希ガス２種の混合の放電ガスだけでなく、例えばＮｅ−Ｘｅ−Ａｒ混合ガスなどの３種混合の放電ガスとしてもよい。
なお、放電ガスに要求される特性としては、下記の（１）〜（４）がある。（１）平板型光源の長寿命化の観点から、化学的に安定であり、かつ、ガス圧力を高く設定し得ること。（２）平板型光源の高輝度の観点から、紫外線の放射強度が大きいこと。（３）紫外線から可視光線へのエネルギー変換効率を高める観点から、放射される紫外線の波長が長いこと。（４）消費電力低減の観点から、放電開始電圧の低いこと、などである。
【００５７】
また、封入されている放電ガスの全圧は、１×１０３ Ｐａ〜４×１０５ Ｐａが好ましいが、１×１０２Ｐａ〜５×１０５ Ｐａでもよい。このような圧力範囲では、希ガス中で発生した紫外線に照射された蛍光体層２２が良好に発光し、圧力が高いほど平板型光源を構成する各種部材のスパッタリング率が低減する結果、平板型光源を長寿命化することができる。
【００５８】
また、上述例では、前面板１０に透明板１１を用いた反射型の平板型光源について説明したが、反射型に限らず、背面板２０に透明な絶縁材料を用いた透過型の平板型光源の誘電体層にもリークの電流密度が電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０−７Ａ／ｃｍ２以下となる、例えば珪素化合物の一例の酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｙ）、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）による誘電体層を適用することができる。透過型の平板型光源では、蛍光体層２２の発光は背面板２０を通して観察される。
【００５９】
本発明の平面型光源は、上述例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成をとりうることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は本発明平板型光源の実施の形態の例の、Ａは側面断面図、Ｂは斜視図である。
【図２】図１例の平板型光源の分解斜視図である。
【図３】誘電体の膜質の評価方法の説明に供する断面図である。
【図４】図１例の平板型光源のリード端子に供給する駆動電圧波形である。
【図５】従来の平板型光源の説明に供するＡは平面図、Ｂは側面断面図、Ｃは斜視図である。
【図６】平板型光源における発光状態の説明に供するＡは全面発光状態、Ｂは一の放電収縮状態、Ｃは別の放電収縮状態の説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…前面板、１２…放電電極、１４…誘電体層、２０…背面板、２２…蛍光体層、３０…隔壁、７０…放電空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に少なくとも一対の放電電極が設けられると共に、前記放電電極を覆う誘電体層が設けられた第１基板と、
一面に蛍光体層が設けられる第２基板と、
該第２基板と前記第１基板の間に配され、放電ガスを密封する放電空間を形成する隔壁と、を具備し 前記第１基板の前記誘電体層と前記第２基板の前記蛍光体層とが対向配置される平板型光源において、
前記放電電極間のリークの電流密度が電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０−７Ａ／ｃｍ２以下の前記誘電体層を形成したことを特徴とする平板型光源。
【請求項２】
請求項１記載の平板型光源において、
前記誘電体層に珪素化合物の層を有することを特徴とする平板型光源。
【請求項３】
請求項１記載の平板型光源において、
前記誘電体層の厚さを５０μｍ以下としたことを特徴とする平板型光源。
【請求項４】
請求項２記載の平板型光源において、
前記誘電体層の前記珪素化合物の層をＳｉＯｘとしたことを特徴とする平板型光源。
【請求項５】
請求項２記載の平板型光源において、
前記誘電体層の前記珪素化合物の層をＳｉＮｙとしたことを特徴とする平板型光源。
【請求項６】
請求項２記載の平板型光源において、
前記誘電体層の前記珪素化合物の層をＳｉＯｘＮｙとしたことを特徴とする平板型光源。
【請求項１】
一面に少なくとも一対の放電電極が設けられると共に、前記放電電極を覆う誘電体層が設けられた第１基板と、
一面に蛍光体層が設けられる第２基板と、
該第２基板と前記第１基板の間に配され、放電ガスを密封する放電空間を形成する隔壁と、を具備し 前記第１基板の前記誘電体層と前記第２基板の前記蛍光体層とが対向配置される平板型光源において、
前記放電電極間のリークの電流密度が電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０−７Ａ／ｃｍ２以下の前記誘電体層を形成したことを特徴とする平板型光源。
【請求項２】
請求項１記載の平板型光源において、
前記誘電体層に珪素化合物の層を有することを特徴とする平板型光源。
【請求項３】
請求項１記載の平板型光源において、
前記誘電体層の厚さを５０μｍ以下としたことを特徴とする平板型光源。
【請求項４】
請求項２記載の平板型光源において、
前記誘電体層の前記珪素化合物の層をＳｉＯｘとしたことを特徴とする平板型光源。
【請求項５】
請求項２記載の平板型光源において、
前記誘電体層の前記珪素化合物の層をＳｉＮｙとしたことを特徴とする平板型光源。
【請求項６】
請求項２記載の平板型光源において、
前記誘電体層の前記珪素化合物の層をＳｉＯｘＮｙとしたことを特徴とする平板型光源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２９４５１６（Ｐ２００６−２９４５１６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１６１２９（Ｐ２００５−１１６１２９）
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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