JP2003217521A - ガス放電ランプ及びそれを用いた情報表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つのランプでありながら、所望のドットに
所望の色の光を発光させることができる、面状発光のガ
ス放電ランプ及びこれを用いた情報表示システムを提供
することを目的とする。 【解決手段】 可視透光性前面板と背面板によって対向
した平面を有する扁平状放電容器４の背面板の内平面上
に絶縁体２で覆われた複数の電極（線状陰極及び陽極）
１が交互に且つ、ほぼ平行に形成され、ＲＧＢ三色
（赤、青、緑）に塗分けた蛍光体３により、ＲＧＢが混
合されることのないガス放電ランプが実現でき、一つの
ランプでありながら、所望のドットに所望の色の光を発
光させることができる、面状発光ガス放電ランプとそれ
を用いた情報表示システムを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス放電ランプ及
びそれを用いた情報表示システムに関するものであっ
て、特に、電極が放電空間に露出しないことを基本的な
特徴とする誘電体バリアーガス放電ランプ、及び、それ
を用いて構成される、例えば室内照明等の一般照明や液
晶ディスプレイの背面光源等の情報表示システムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイはＣＲＴに代わる薄型
情報表示システムとして、特にパソコン用、携帯電話用
等に利用されている。また最近では、主に動画像を表示
するする、所謂、ＴＶ用として普及し始めている。

【０００３】ディスプレイのフルカラー表示には、ＲＧ
Ｂの３色の独立した発光をするドットが必要である。液
晶ディスプレイにおいては、背面光源が白色光である
為、各ドットはＲＧＢに対応した（不要な波長成分をカ
ットする）光フィルターを備え、これによってフルカラ
ー表示を実現している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この方法では、背面光
源が白色で点灯しているにも関わらず、各ドットがＲＧ
Ｂの何れかの光しか利用しないため、画面全体で平均す
ると全光量の２０％程度しか利用してない。つまり、上
記光フィルターを用いてフルカラー表示を行う場合は、
背面光源の８０％程度は全く無効な光、即ち無効な電力
として消費されている。こうした問題がある中でも、こ
の方法が最も標準的なものとして利用されている。

【０００５】したがって、各ＲＧＢ表示ドットに対応し
て、其々ＲＧＢに発光する背面光源であれば、上記光フ
ィルターを不要なものとすることができ、液晶ディスプ
レイの大幅な高効率化すなわち低消費電力化が実現でき
るが、現在の背面光源は、白色に発光する直管冷陰極蛍
光灯を液晶画面の端部又は直下に配置する方法が採られ
ており、表示ドットにあわせてＲＧＢに点灯させること
はできない。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、従来の直管冷陰極蛍光灯による背面光源で
は実現できなかった、一つのランプでありながら、所望
のドットに所望の色の光を発光させることができる、面
状発光ガス放電ランプ及びそれを用いた情報表示システ
ムを、安価で簡単な構成で提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、対向する前面板と背面板の２つの平板を有
する扁平状放電容器と、前記背面板の内平面上に交互に
且つ略平行に形成され絶縁体で覆われたそれぞれ複数の
線状陰極及び陽極からなる線状電極と、を有し、前記前
面板の内平面上だけに蛍光体が形成されていることとを
特徴とするガス放電ランプである。なお、陰極、陽極
は、独立した電位操作が可能であることを意味し、同電
位であること、又それぞれの極性が時間と共に変わる両
極性電極であることを制限するものではない。また以
後、線状陰極と陽極を区別せず両方を示す場合は線状電
極と呼ぶ。

【０００８】これにより、一つのランプでありながら、
所望のドットに所望の色の光を発光させることが可能な
ガス放電ランプが得られる。

【０００９】また、本発明は、情報表示するために、可
視光の透過、非透過を制御する画面制御装置の背面に、
光源として上記のガス放電ランプを用いることを特徴と
する情報表示システムである。

【００１０】これにより、大幅な高効率化すなわち低消
費電力化が実現可能な情報表示システムが得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、対向する前面板と背面板の２つの平板を有する扁平
状放電容器と、前記背面板の内平面上に交互に且つ略平
行に形成され絶縁体で覆われたそれぞれ複数の線状陰極
及び陽極からなる線状電極と、を有し、前記前面板の内
平面上だけに蛍光体が形成されていることとを特徴とす
るガス放電ランプであり、一つのランプでありながら、
所望のドットに所望の色の光を発光させることができる
という作用を有する。

【００１２】そして請求項２に記載の発明のように、線
状陰極と線状電極とは、それぞれ独立した電位操作が可
能であることを特徴とする請求項１記載のガス放電ラン
プとしてもよい。

【００１３】そして請求項３に記載の発明のように、線
状陰極と線状電極は、それぞれの極性が時間と共に変わ
る両極性電極であることを特徴とする請求項２記載のガ
ス放電ランプであってもよい。

【００１４】また、請求項４に記載の発明のように、三
色の蛍光体（赤、青、緑）が混合されることなく、塗り
分けられていることを特徴とする請求項１から３のいず
れか記載のガス放電ランプである。

【００１５】そして請求項５に記載の発明のように、各
蛍光体の間には非蛍光体である隔壁が形成され、各蛍光
体が接触することのないように配置されていることを特
徴とする請求項４記載のガス放電ランプとするのが、好
適である。

【００１６】なお、請求項６に記載の発明のように、隔
壁の高さ（厚み）が各蛍光体の高さより高く、かつ前面
板と背面板の間隔より低いことを特徴とする請求項５記
載のガス放電ランプとするのがよい。

【００１７】なお、請求項７に記載の発明のように、複
数の線状陰極及び陽極に於いて、各陰極とこれに隣接す
る各陽極との距離が何れもほぼ等しいことを特徴をする
請求項１から６のいずれか記載のガス放電ランプとする
のがよい。

【００１８】そして、請求項８に記載の発明のように、
各線状陰極と陽極との距離が５ｍｍ以上１００ｍｍ以下
であることを特徴とする請求項１から７のいずれか記載
のガス放電ランプとするのが、好適である。

【００１９】ここで、請求項９に記載の発明のように、
前面板内面の蛍光体と背面板に形成された電極との間に
紫外線拡散機能を備えた薄板が形成されていることを特
徴とする請求項１から８のいずれか記載のガス放電ラン
プとするのが、より好適である。

【００２０】本発明の請求項１０に記載の発明は、情報
表示するために、可視光の透過、非透過を制御する画面
制御装置の背面に、光源として請求項１から９のいずれ
か記載のガス放電ランプを用いることを特徴とする情報
表示システムである。

【００２１】そして請求項１１に記載の発明のように、
画面表示装置として液晶を用いることを特徴とする請求
項１０記載の情報表示システムである。

【００２２】また、請求項１２に記載の発明のように、
液晶画面の赤、青、緑の表示セルと、ガス放電ランプの
蛍光体との塗り分けが、一対一に対応していることを特
徴とする請求項１１記載の情報表示システムとするの
が、好適である。

【００２３】以下、本発明の実施の形態について、図１
を用いて説明する。

【００２４】なお、本発明は放電容器の材質、形状を限
定するものではないが、現状において最も現実的である
のはガラスによって作られた扁平状（平板状）の放電容
器であるため、以下で説明する実施の形態は、ガラス製
平板状放電容器を用いている。

【００２５】（実施の形態１）図１は、本実施の形態に
おけるガス放電ランプの放電容器の断面図であり、図１
（ａ）は、本発明の最も基本的な概念である複数の線状
陰極と陽極を備えた扁平型容器に、前面板側だけに所望
の色に塗り分けられた蛍光体が塗布されていることを示
すガス放電ランプの断面図である。図１（ｂ）は、塗分
けられた蛍光体が接触することないように、各蛍光体間
に隔壁を形成したガス放電ランプの断面図である。図１
において、１は複数の線状陰極及び線状陽極、２は線状
陰極及び陽極１を覆う誘電体、３はＲＧＢ塗分けた蛍光
体、４は２つの対向した平板すなわち、可視透光性前面
板と背面板とを有する扁平状放電容器であり、５は塗分
けられた蛍光体が接触することないように各蛍光体間に
形成した隔壁である。

【００２６】図１において、交互に形成された線状陰極
と線状陽極１は、誘電体２に覆われ、電極端子取出し部
以外では放電容器４の内外空間には露出していない状態
で背面板側に形成されている。また隣接する電極はほぼ
等間隔で配置されている。

【００２７】ＲＧＢの蛍光体３は前面板側だけに所望の
パターンに塗分けられている。本実施の形態では、スト
ライプ状に蛍光体を形成したが、本発明はこれに限るも
のではなく、一ドット毎の四角型、蛇行した線状等、ど
んな形でも良い。

【００２８】また、線状電極について、図１では陰極５
本―陽極４本の場合を図示したが、当然ながらこれに限
るものではなく、もっと多数の場合も同等の効果が得ら
れる。線状電極の本数は同一であってもかまわないが、
陰極と陽極の本数を一本異なる値に設定した方がより安
定した動作が可能であり好ましい。すなわち、複数の線
状陰極の本数をｍ、線状陽極の本数をｎとすると、ｍと
ｎの差が一本異なる、すなわちｍ−ｎ＝±１となるよう
に設定するのがよい。

【００２９】また、陰極、陽極は、独立した電位操作が
可能であることを意味し、同電位であること、又それぞ
れの極性が時間と共に変わる両極性電極であることを制
限するものではない。

【００３０】線状電極の材質については、Ag、Ni、Al等
の各種金属、透明導電体であるＩＴＯを試したが何れの
場合も本発明を制限するものではなく有効であった。た
だし可視光の均一光源を目指す上では線状電極材にＩＴ
Ｏを用いた方がより好ましい。線状電極の幅、厚さに関
しては、できる限り細い方が好ましいが、細くすると電
気抵抗が高くなる、放電時に十分な輝度が得られない等
の問題が生じる。

【００３１】しかもガスの種類・圧力、電極を覆う誘電
体の性質までも関係してくるため数値を限定することは
難しいが、実施した範囲内では、電極に金属、又はＩＴ
Ｏを用いる場合は、幅０．１ｍｍ〜５ｍｍ、厚さ０．１
μｍ〜１０μｍ程度が利用可能であった。

【００３２】また各線状電極の幅、厚さは全て同一であ
ると制限するものではない。例えば本実施形態における
線状陰極の両端の２本の幅を、他のものの約５０％にし
た場合、全体の輝度を均一化するのにさらに好適であっ
た。

【００３３】次に隣接する線状電極間距離についてであ
るが、高い発光効率を実現するためには距離が離れてい
る方が好ましい。しかし、本発明の面発光ランプの基本
的な機能である全ての線状電極で放電、発光させること
が難しくなる。加えて、高い輝度を実現することも難し
くなる。実施した範囲では電極間距離５ｍｍ〜１００ｍ
ｍが利用可能であった。

【００３４】封入されるガスについては、Xe１００％、
Xe３０％−Ar７０％、Ne９０％−Ar１０％、Xe１００％
＋Hg、Xe３０％−Aｒ７０％＋Hg、Ne９０％−Ar１０％
＋Hgの６種類について実施した。例として前記６種類に
ついて実施したが、少なくとも希ガスを含んでいればガ
スの種類を制限するものは特にない。封入ガス圧力に関
しては１０ｔｏｒｒ〜２００ｔｏｒｒ程度が使用可能範
囲であった。

【００３５】次に線状電極が形成されている基板（背面
板）ともう一方の基板（前面板）との距離、即ち、放電
容器の内部高さについてであるが、最低０．３ｍｍ以上
必要で、これを下回ると均一な放電・発光をさせること
ができかった。また放電ランプの輝度を考慮すると１０
ｍｍ以下程度が利用可能範囲であった。

【００３６】以上の構成をもって、各線状電極に適当な
駆動波形を有する電圧を印加し、全ての線状電極間で放
電を起こす実験を行った。

【００３７】ＲＧＢの蛍光体は放電による紫外線の励起
によって、ＲＧＢ各色の蛍光が混ざることなく前面板側
から発せられた。

【００３８】蛍光体のストライプの幅を０．０５、０．
１、０．５、１．０、１０ｍｍとしたパターンの評価を
行ったが何れの場合も概ねＲＧＢ各色が混ざることなく
発光を取出すことができた。

【００３９】さらに、図１（ｂ）に示した、蛍光体間に
隔壁を形成したランプでは、上記以上に明確なＲＧＢ蛍
光体の発光分離が可能となり、前面板の正面から傾いた
角度から目視しても蛍光体の発光分離ができた。

【００４０】また、前面板内面の蛍光体と背面板に形成
された電極との間に紫外線拡散機能を備えた薄板を形成
すれば、僅かに残るガス放電ランプの輝度ムラを解消す
ることができ、更に好適であった。

【００４１】以上のように本実施の形態では、従来の直
管冷陰極蛍光灯による背面光源では実現できなかった、
一つのランプでありながら、所望のドットに所望の色の
光を発光させることができる面状発光ガス放電ランプを
実現することができる。

【００４２】（実施の形態２）次に本発明のガス放電ラ
ンプを透過型液晶ディスプレイの背面光源として用いた
場合について説明する。液晶ディスプレイの各画素に対
応するように、ガス放電ランプのＲＧＢ蛍光体を塗分
け、従来必要としていた光フィルターを取除いた。

【００４３】一方、比較例として、白色に発光する直管
冷陰極蛍光灯を本発明評価用と同じ液晶ディスプレイの
端部に配置したものを準備した。

【００４４】両者に画面輝度が同等になるような設定を
し、同じ映像情報信号を入れて表示させた。

【００４５】その結果、本発明は従来と同等の鮮明なフ
ルカラー表示ができることが確認できた。また同じ画面
輝度に設定したにも関わらず、従来品にくらべて、約６
０％の低消費電力化、即ち２．５倍の高効率化を実現す
ることができた。

【００４６】以上の結果から、本発明の液晶表示システ
ムにおいて、画期的な高効率化が実現できるガス放電ラ
ンプ及び液晶情報表示システムを実現することができ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の直
管冷陰極蛍光灯による背面光源では実現できなかった、
一つのランプでありながら、所望のドットに所望の色の
光を発光させることができる、面状発光ガス放電ランプ
を提供することができる。

【００４８】またこれを液晶ディスプレイの背面光源に
用いることで、各ＲＧＢ表示ドットに対応して、其々Ｒ
ＧＢに発光する背面光源を実現でき、光フィルターを不
要なものとすることができ、結果として液晶ディスプレ
イの大幅な高効率化（低消費電力化）が実現できるとい
う有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における蛍光体配置を示
す放電容器の断面図

【符号の説明】

１ 線状陰極と陽極 ２ 誘電体 ３ ＲＧＢ塗分けられた蛍光体 ４ 放電容器 ５ 隔壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H091 FA41 FA43 LA15 LA18 5C094 AA07 BA31 BA32 CA19 CA23 HA08

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する前面板と背面板の２つの平板を
   有する扁平状放電容器と、前記背面板の内平面上に交互
   に且つ略平行に形成され絶縁体で覆われたそれぞれ複数
   の線状陰極及び陽極からなる線状電極と、を有し、前記
   前面板の内平面上だけに蛍光体が形成されていることと
   を特徴とするガス放電ランプ。
2. 【請求項２】 線状陰極と線状電極とは、それぞれ独立
   した電位操作が可能であることを特徴とする請求項１記
   載のガス放電ランプ。
3. 【請求項３】 線状陰極と線状電極は、それぞれの極性
   が時間と共に変わる両極性電極であることを特徴とする
   請求項２記載のガス放電ランプ。
4. 【請求項４】 三色の蛍光体（赤、青、緑）が混合され
   ることなく、塗り分けられていることを特徴とする請求
   項１から３のいずれか記載のガス放電ランプ。
5. 【請求項５】 各蛍光体の間には非蛍光体である隔壁が
   形成され、各蛍光体が接触することのないように配置さ
   れていることを特徴とする請求項４記載のガス放電ラン
   プ。
6. 【請求項６】 隔壁の高さ（厚み）が各蛍光体の高さよ
   り高く、かつ前面板と背面板の間隔より低いことを特徴
   とする請求項５記載のガス放電ランプ。
7. 【請求項７】 複数の線状陰極及び陽極に於いて、各陰
   極とこれに隣接する各陽極との距離が何れもほぼ等しい
   ことを特徴をする請求項１から６のいずれか記載のガス
   放電ランプ。
8. 【請求項８】 各線状陰極と陽極との距離が５ｍｍ以上
   １００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から７
   のいずれか記載のガス放電ランプ。
9. 【請求項９】 前面板内面の蛍光体と背面板に形成され
   た電極との間に紫外線拡散機能を備えた薄板が形成され
   ていることを特徴とする請求項１から８のいずれか記載
   のガス放電ランプ。
10. 【請求項１０】 情報表示するために、可視光の透過、
    非透過を制御する画面制御装置の背面に、光源として請
    求項１から９のいずれか記載のガス放電ランプを用いる
    ことを特徴とする情報表示システム。
11. 【請求項１１】 画面表示装置として液晶を用いること
    を特徴とする請求項１０記載の情報表示システム。
12. 【請求項１２】 液晶画面の赤、青、緑の表示セルと、
    ガス放電ランプの蛍光体との塗り分けが、一対一に対応
    していることを特徴とする請求項１１記載の情報表示シ
    ステム。