平面形放電ランプ

【課題】分割された全放電空間で均一に発光できる平面形放電ランプを提供する。
【解決手段】透光性の前面基板１と背面基板２とが対向配置され、内部が気密に封止された面状放電容器に放電媒体を封入し、前面基板と背面基板との少なくとも一方の内側に蛍光体層４を形成し、面状放電容器の端部に沿って互いに平行に第１電極6a、第２電極6bを設置し、前面基板と背面基板との間で第１電極と第２電極とに対して垂直方向へ所定の間隔を有するようにスペーサー５を配置して第１電極と第２電極との間の内部空間を複数の放電空間７に分割した平面形放電ランプ10にあって、複数のスペーサーによって分離された放電空間の少なくとも一端部を隣りの放電空間と放電が繋がらないように閉塞した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面形放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶ディスプレイパネルのバックライト光源として利用される平面形放電ランプとして、特許第３０２６４１６号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。この平面形放電ランプは、発光面となる透光性を有する面板と、該面板の内面に形成された透明導電膜からなる電極と、該透明導電膜が外部電極とされる部分以外を覆って設けられた透光性を有する誘電体層と、面板と対向配置された絶縁基板と、該絶縁基板に被着された蛍光体から構成され、前面基板と絶縁基板とが一体に封着され、内部に希ガスと水銀が封入され、絶縁基板に設けられた放電路の断面形状が、面板に向かって開くような勾配や曲面、又はそれらを組み合わせた形状に形成したことを特徴としている。この場合、電極は放電路に対し直交して配置されている。
【０００３】
従来、平面形放電ランプとして特開平１０−２２２０８３号公報（特許文献２）に記載されたものも知られている。この従来の平面形放電ランプは、電極はスペーサーに対し垂直な方向に配置される基本構成は上の従来例と同じであるが、電極は前面基板の外壁に設置されている。
【０００４】
さらに別の従来例として、特開２００３−２１７５１７号公報（特許文献３）に記載された平面形放電ランプも知られている。この従来の平面形放電ランプは、上記第１、第２の従来例と同様に、第１電極と第２電極とが、これらの第１電極と第２電極との間の放電空間を複数の放電空間に分割する複数の細型隔壁に対して垂直方向に配置された構成を備えている。加えてこの第３の従来例では、電荷集中度を向上して放電効率を向上することができるように、第１電極及び第２電極と一体に形成され、これらの第１電極及び第２電極から内部空間に向かって突出するように、互いに対向する第１突出部及び第２突出部を備えている。
【０００５】
ところが、これらの従来の平面形放電ランプでは、線状のスペーサーによって内部空間を多数の放電空間に分割し、一対の電極が各放電空間の両端部に配置される場合、図１６、図１７に示すような問題を生じる。図１６はランプ消灯時の状態、図１７はランプ点灯時の状態を示している。図１６は、スペーサー５と電極６ａ，６ｂとの相対的な位置関係を示したランプの断面図で、電極６ａ，６ｂはランプ外壁に配置されるか、又はランプ内壁に塗布された後誘電体層でコートされた構成がとられている。ランプの排気やガス導入を容易にするために、スペーサー５は、その両端部が側壁３に接しないように配置され、それぞれの放電空間が繋がるような構成としている。このため、図１７に示すように、電極６ａ，６ｂ間に交流電圧を印加すると、例えば斜線を施した空間Ａだけに放電路が形成され、白抜きの空間Ｂには放電路が形成されず、空間Ａだけに部分的に発光する問題が発生する。
【０００６】
この原因は、次の通りである。各放電空間の両端部に作用するように配置される電極６ａ，６ｂに電圧を印加すると、全ての放電空間に電界が作用する。各放電空間は、ガラスや蛍光体の表面状態や電極の状態の差異によってランプ始動電圧が若干異なり、始動電圧が最も低い放電空間で放電路が形成される。放電路が形成された空間Ａでは、両端の電極部分の表面を覆っている誘電体層（ガラス）に印加される電圧は、放電路の形成される前には印加電圧と逆極性であるが、放電路が形成されることによって印加電圧と同極性に変化する。このため、結果的に、空間Ａに印加される電圧が低減して放電が終了する。空間Ａに隣り合う、放電路の形成されていない空間Ｂの電極部分の表面を覆っている誘電体層（ガラス）では、放電に至っていないので、印加電圧と逆極性の電圧が印加されたままであるが、空間Ａの誘電体層（ガラス）は上述したように同極性に変化しているため、空間Ａと空間Ｂの誘電体層（ガラス）との間に電圧差を生じて両者の間で放電し、外観的には電極部分で放電路が繋がっているように見える。そして、空間Ｂの誘電体層（ガラス）の電圧は印加電圧と同極性になるため、結果的に空間Ｂに作用する電圧が低減し、空間Ｂでは放電開始しない。このような現象は管面全体で発生するため、従来の平面形放電ランプでは、全ての放電空間には放電路が形成されず、部分的に発光する問題点が発生するのである。
【特許文献１】特許第３０２６４１６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２２０８３号公報
【特許文献３】特開２００３−２１７５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、分割された全放電空間で発光できる平面形放電ランプ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】
【０００８】
請求項１の発明は、透光性の前面基板と背面基板とが対向配置され、内部が気密に封止された面状放電容器と、前記面状放電容器内に封入された放電媒体と、前記前面基板と背面基板との少なくとも一方の内側に塗布された蛍光体層と、前記面状放電容器の端部に沿って互いに平行に配置され、その間に位置する放電媒体に電圧を供給する第１電極及び第２電極と、前記第１電極又は第２電極の少なくとも一方が前記放電媒体に接触しないように配置された誘電体層と、前記前面基板と背面基板との間で前記第１電極と第２電極とに対して垂直方向へ所定の間隔を有するように配置され、当該第１電極と第２電極との間の内部空間を複数の放電空間に分割する複数のスペーサーとを具備した平面形放電ランプであって、前記複数のスペーサーによって分離された放電空間の少なくとも一端部を、隣り合う放電空間と放電が繋がらないように閉塞したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の平面形放電ランプにおいて、前記誘電体層は、前記前面基板又は背面基板で兼ねさせたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の平面形放電ランプにおいて、前記スペーサーは、前記前面基板又は背面基板に一体的に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の平面形放電ランプによれば、複数のスペーサーによって分離された放電空間の少なくとも一端部を、隣り合う放電空間と放電が繋がらないように閉塞したので、点灯時に各放電空間に同等の電圧を印加して放電を開始させることができ、全放電空間で発光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１〜図３は、本発明の第１の実施の形態の平面形放電ランプ１０の構成を示し、図１は垂直断面図、図２は水平断面図、図３は平面図である。本実施の形態の平面形放電ランプ１０は、透光性のガラス板から構成される前面基板１と背面基板２を略一定の間隔で対向させて配置し、２枚の基板１，２の周辺部を側壁３を介してフリットガラスで接着して、気密な平面状放電容器を形成している。なお、この平面状放電容器は、どちらか一方のガラス基板をお盆状に熱成形して側壁を省略する方法や、フリットガラスを使用しないで、両ガラス基板の周辺部を加熱してガラスを溶融させて接着する方法などで形成することもできる。
【００１３】
平面状放電容器の内部空間には、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、ヘリウムが単独もしくは２種類以上混合して数ｋＰａから数１００ｋＰａの封入圧力で封入してある。前面基板１と背面基板２との間には、細長いスペーサー５が一定の間隔で複数本配置してあり、前面基板１と背面基板２との間隔を一定に保つと共に、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している。スペーサー５の断面形状は、図中の直方体以外に、図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、台形、三角形、円形、管型など多彩な形状をとることができる。
【００１４】
図２に示すように、線状スペーサー５によって平面状放電容器は多数の放電空間７に分割してある。各々の放電空間７の一方の端部は、スペーサー５の一端部を側壁３に接近させて接続し、隣り合う放電空間７と分離するように閉塞してある。また、各放電空間７の他方の端部は開放して、隣り合う放電空間と繋がらせてある。各放電空間７の開放部は連通しており、各放電空間７内の排気や放電媒体の導入を容易にしている。
【００１５】
前面基板１、背面基板２、スペーサー５、側壁３の内側には、それぞれ蛍光体層４が形成してあり、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には、一般照明、冷陰極蛍光ランプ、ＰＤＰに使用される蛍光材料を用い、単独で塗布するか、発光色の異なる数種類の蛍光材料を混合して塗布してある。また、異なる発光色の蛍光体を個別に縞状又はドット状に塗布する構成もとることができる。
【００１６】
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と薄く形成している。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ている。また、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。本実施の形態では、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もとることができる。また、前面基板１と背面基板２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採ることができる。
【００１７】
前面基板１の外面には、図３に示すように、放電容器の端部に沿って高圧電圧を印加するための外部電極６ａと低圧電圧を印加するための外部電極６ｂを配置してある。好ましくは高電圧を印加する外部電極６ａを、図２のスペーサーの端部を閉塞している側に配置する構成とする。外部電極６ａ，６ｂの形状は帯型形状である。外部電極６ａ，６ｂはこれ以外に、スペーサー５で分離した各放電空間７へ向かって凸部を形成するなど、多彩な異型形状をとることができる。
【００１８】
上記の構成の平面形放電ランプ１０では、高電圧側の外部電極６ａと低電圧側の外部電極６ｂとの間に周波数１０〜２００ｋＨｚの矩形波電圧、三角波電圧、正弦波電圧又はパルス電圧を印加することで、平面状放電容器内で線状スペーサー５によって分割されている各々放電空間において放電が形成される。そして、放電媒体から放射される紫外線が、蛍光体層４によって可視光に変換され、これを光源として利用する。
【００１９】
これにより、第１の実施の形態の平面形放電ランプ１０では、図５に示すように、複数のスペーサー５によって分離された放電空間７各々の一端部を隣り合う放電空間７と放電が繋がらないように閉塞したので、点灯時に各放電空間７に同等の電圧を印加して放電を開始させて放電路を形成することができ、全放電空間で均一な明るさに発光させることができる。加えて、本実施の形態の場合、各放電空間７の一端部は繋げてあるので、特に製造時に平面状放電容器を真空引きし、放電媒体を封入する工程では当該容器の１カ所に穴を明けて管を接続し、真空引きしたり放電媒体を封入することで連通している各放電空間７から等しく真空引きし、また放電媒体を均等に封入することができるメリットもある。
【００２０】
なお、本発明は上記の構成に限らず、電極６ａ，６ｂの少なくとも一方が、放電媒体が分離されるバリア放電型の平面形放電ランプに適応されるものであるため、特許文献１に記載されたような前面基板又は背面基板の内側に電極を形成し、その表面を誘電体層で覆う構成のものに対しても適用できる。また、特許文献３に開示された構成の平面形放電ランプに対しても、どちらか一方の電極が誘電体層やガラス壁により放電媒体から分離される構造ならば適用できる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態の平面形放電ランプ１１について、図６、図７を用いて説明する。本実施の形態は、図１〜図３に示した第１の実施の形態におけるスペーサー５の代わりに、前面基板１を熱成形により凹凸に形成し、凸部を背面基板２に押し当てて、スペーサー５′として機能させる構成を特徴とする。なお、図６、図７では、前面基板１を加工しているが、逆に背面基板２を加工する構成にすることもできる。これらの場合も、凸条のスペーサー５′により分割された放電空間７の少なくとも一端部は、隣り合う放電空間７と分離されるように閉塞してある。また、放電空間７の他方の端部は開放され、隣り合う放電空間７と繋げてある。
【００２２】
これにより、第２の実施の形態の平面形放電ランプ１１にあっても、第１の実施の形態と同様に複数のスペーサー５′によって分離された放電空間７各々の一端部を隣り合う放電空間と放電が繋がらないように閉塞したので、点灯時に各放電空間７に同等の電圧を印加して放電を開始させることができ、全放電空間で均一な明るさに発光させることができる。
【００２３】
次に、本発明の第３の実施の形態の平面形放電ランプ１２について、図８〜図１０を用いて説明する。第３の実施の形態は、図１〜図３に示した第１の実施の形態に対して、各放電空間７の両端を共に閉塞した構成を特徴とする。その他の構成は第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００２４】
本実施の形態の平面形放電ランプ１２は、透光性のガラス板から構成される前面基板１と背面基板２を略一定の間隔で対向させて配置し、２枚の基板１，２の周辺部を側壁３を介してフリットガラスで接着して、平面状放電容器を形成している。平面状放電容器の内部には第１の実施の形態と同様の放電媒体が所定の封入圧力で封入してある。前面基板１と背面基板２との間には、細長いスペーサー５が一定の間隔で複数本配置してあり、前面基板１と背面基板２との間隔を一定に保つと共に、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している。図９に示すように、線状スペーサー５によって平面状放電容器は多数の放電空間７に分割してある。各々の放電空間７の両方の端部は、スペーサー５の両端部を側壁３に接近させて接続して閉塞してある。両方のガラス基板１，２の内面とスペーサー５の表面には第１の実施の形態と同様にして蛍光体層４が設けてある。
【００２５】
前面基板１の外面には、図１０に示すように、放電容器の端部に沿って高圧電圧を印加するための外部電極６ａと低圧電圧を印加するための外部電極６ｂが配置してある。外部電極６ａ，６ｂの形状は帯型形状である。なお、スペーサー５、外部電極６ａ，６ｂについては第１の実施の形態と同様の変形が可能である。また、本実施の形態の構造の場合、平面状放電容器からの真空引き・ガス封入はベルジャー方式で行うことができる。それにはまず、フリットが溶融していない状態のランプを大きい真空炉に入れ、その真空炉ごと加熱しながら真空引きを行い、真空炉とランプ内部が同じ真空状態になるようにする。その真空状態の炉内にランプに封入するガスを充填し、その状態でさらに真空炉の温度をフリットが溶融する温度まで上げ、その後に真空炉を冷却させる。これによって、溶融したフリットが前面基板、背面基板、側壁の隙間において双方を接着しながら固まり、ガスを封入した平面状放電容器（ランプ）の基本構造が完成する。
【００２６】
上記の構成の平面形放電ランプ１２でも、第１の実施の形態と同様に高電圧側の外部電極６ａと低電圧側の外部電極６ｂとの間に周波数１０〜２００ｋＨｚの矩形波電圧、三角波電圧、正弦波電圧又はパルス電圧を印加することで、平面状放電容器内で線状スペーサー５によって分割されている各々の放電空間７において放電が形成される。そして、放電媒体から放射される紫外線が、蛍光体層４によって可視光に変換され、これを光源として利用する。
【００２７】
これにより、第３の実施の形態の平面形放電ランプ１２では、図１１に示すように、複数のスペーサー５によって分離された放電空間７各々の両端部を隣り合う放電空間７と放電が繋がらないように閉塞したので、点灯時に各放電空間７に同等の電圧を印加して放電を開始させて放電路を形成することができ、全放電空間で均一な明るさに発光させることができる。
【００２８】
次に、本発明の第４の実施の形態の平面形放電ランプ１４について、図１２を用いて説明する。第４の実施の形態の平面形放電ランプ１４は、所定の間隔で対向する前面基板１と背面基板２の一方あるいは両方に蛍光体層４を有し、その基板１，２間の間隙の周囲を側壁３で囲んで接着し、これらの基板１，２と側壁３で囲まれる放電空間内に放電媒体として希ガスあるいはネオン・アルゴン混合ガスと水銀を封入し、電圧を供給するために、放電空間内あるいは放電空間外に少なくとも１対の電極６ａ，６ｂを設置してあり、さらに背面基板２のみに断熱材８を貼り付け、ランプ内部で発生した熱をランプ外部へ伝えない構造である。なお、本実施の形態にあって、図１３に示すように前面基板１には透光性の断熱材９を貼り付ける構造にしてもよい。
【００２９】
このように断熱材８，９を具備することで、本平面形放電ランプ１４をバックライトユニットに組み込んだ際、ユニットの他の部材（拡散板やシート類など）の熱劣化を防止することができる。加えて背面基板２に断熱材８を貼り付けることで、電極６ａ，６ｂの絶縁をとることができる。
【００３０】
次に、本発明の第５の実施の形態の平面形放電ランプ１５について、図１４〜図１５を用いて説明する。
【００３１】
従来の平面形放電ランプでは、平板状の透明なガラス基板に、スペーサーを配置する凹部を設け、さらにフリットガラスでスペーサーを固定しているため、フリットガラスとの接合面でランプが割れる恐れがあった。本実施の形態は、この課題に鑑みたものである。図１４は本実施の形態の平面形放電ランプ１５の構造を示しており、一定の間隔にて向かい合う２枚の透光性のガラス基板１，２と、２枚の基板１，２の周辺部に側壁３をフリットガラス２０を融着させて密閉された平面状放電容器を形成し、容器内壁には蛍光体層４を形成し、容器内部には水銀、希ガスなどの放電媒体を所定の気圧にて封入してある。大気圧による爆縮を防止するため、２枚のガラス基板１，２の間には、複数のスペーサー５を配置してある。この複数のスペーサー５によって複数の放電空間７を形成している。ガラス基板１又は２のどちらか一方には、各スペーサー５の底面の形状に合わせた凹部２１を形成し、この各凹部２１にスペーサー５各々の底面を嵌め込んで固定している。この場合、各凹部２１とスペーサー５とはフリットガラス等の接着剤で固定しない。
【００３２】
このような構成の第５の実施の形態の平面形放電ランプ１５では、ガラス基板１，２の対向空間にスペーサー５を配置するために基板１，２の少なくとも一方に凹部を設けてスペーサー５をそこに嵌め込み、フリットガラスを用いないで固定する構造にしたので、フリットガラスの塗布分の厚みをなくすことができ、さらに、フリットガラスの接合面によるクラックを防止することができる。また、平板状の透明ガラス基板１，２とスペーサー５が面接触し、ガラス基板１，２にかかる応力が分散するため、爆縮しにくくなる。
【００３３】
なお、第５の実施の形態の平面形放電ランプ１５に対して、スペーサー５の形状は
図１４に示した円形断面のものではなく、図１５に示したような台形断面のものを採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の平面形放電ランプの垂直断面図。
【図２】上記第１の実施の形態の平面形放電ランプの水平断面図。
【図３】上記第１の実施の形態の平面形放電ランプの平面図。
【図４】上記第１の実施の形態に対するスペーサーの形状の変形例を示す分解斜視図。
【図５】上記第１の実施の形態による放電点灯動作の説明図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の平面形放電ランプの背面側からの斜視図。
【図７】上記第２の実施の形態の平面形放電ランプの正面側からの斜視図。
【図８】本発明の第３の実施の形態の平面形放電ランプの垂直断面図。
【図９】上記第３の実施の形態の平面形放電ランプの水平断面図。
【図１０】上記第３の実施の形態の平面形放電ランプの平面図。
【図１１】上記第３の実施の形態による放電点灯動作の説明図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態の平面形放電ランプの斜視図。
【図１３】上記第４の実施の形態の平面形放電ランプの変形例の斜視図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態の平面形放電ランプの垂直断面図。
【図１５】上記第５の実施の形態の平面形放電ランプの変形例の垂直断面図。
【図１６】従来例の平面形放電ランプの水平断面図。
【図１７】上記従来例の放電点灯動作の説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１前面基板
２背面基板
３側壁
４蛍光体層
５，５′ スペーサー
６ａ，６ｂ電極
７放電空間
１０〜１５平面形放電ランプ

【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が対向配置され、内部が気密に封止された面状放電容器と、前記面状放電容器内に封入された放電媒体と、前記前面基板と背面基板との少なくとも一方の内側に塗布された蛍光体層と、前記面状放電容器の端部に沿って互いに平行に配置され、その間に位置する放電媒体に電圧を供給する第１電極及び第２電極と、前記第１電極又は第２電極の少なくとも一方が前記放電媒体に接触しないように配置された誘電体層と、前記前面基板と背面基板との間で前記第１電極と第２電極とに対して垂直方向へ所定の間隔を有するように配置され、当該第１電極と第２電極との間の内部空間を複数の放電空間に分割する複数のスペーサーとを具備した平面形放電ランプであって、
前記複数のスペーサーによって分離された放電空間の少なくとも一端部を、隣り合う放電空間と放電が繋がらないように閉塞したことを特徴とする平面形放電ランプ。
【請求項２】
前記誘電体層は、前記前面基板又は背面基板で兼ねさせたことを特徴とする請求項１に記載の平面形放電ランプ。
【請求項３】
前記スペーサーは、前記前面基板又は背面基板に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面形放電ランプ。

【図１】