JP2003234091A

JP2003234091A - ガス放電ランプ及びそれを用いた情報表示システム

Info

Publication number: JP2003234091A
Application number: JP2002030501A
Authority: JP
Inventors: Masaki Hirohashi; 正樹広橋; Kazuo Tomita; 和男冨田; Hiroko Imamura; 浩子今村; Jun Kuwata; 純桑田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス放電ランプ及びそれを用いた情報表示シ
ステムにおいて、安価で簡単な構成でありながら、高い
発光均一性を有する、面状発光するガス放電ランプ及び
そ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】基板（背面板）１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２及
び陽極３と、絶縁体で覆われるように面状に形成され且
つ常に接地された第三電極４とを有し、第三電極４は、
線状陰極２及び陽極３より容器内面から遠い位置に配置
する。これにより、複数の線状陰極−陽極間のすべての
領域で放電させ、安価で簡単な構成でありながら、高い
発光均一性を有する面状発光するガス放電ランプが得ら
れる。

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】従来のガス放電ランプの一例としては、
誘電体に覆われた２本の電極（陰極と陽極）を放電空間
の両端にそれぞれ１本ずつ配置し、この電極間に電圧を
印加することでガスを放電させ、放電空間全体を発光さ
せる構成が最も基本的なものであり、よく知られてい
る。この構成は、放電空間が比較的小さな場合には有効
である。

【０００３】一方、大きな放電空間領域を発光させるた
めに、複数の線状陰極と線状陽極とを放電容器表面に形
成するという方法もよく知られている。ただし、単純に
複数の陰極と陽極を交互に配置し、電圧を印加すれば、
全ての電極間で放電、発光を生じる訳ではない。したが
って、実際には様々な工夫がなされている。

【０００４】具体的な例としては、特表２０００−５０
０９１７に記載されているようなものがある。この例で
は、複数の線状電極は、陽極、陽極、陰極、陽極、陽
極、陰極・・・というように２本の線状陰極間に２本の
線状陽極を配置する構成をとり、さらに線状陰極には適
当な間隔で突起を持たせ、電圧印加時には各陰極突起部
から隣接する陽極に向けて、積極的にデルタ状の放電を
発生させている。逆に言えば、陰極―陽極間でも放電、
発光が発生していない領域が存在する。また、隣接する
陽極―陽極間でも放電、発光は発生しない。

【０００５】別の例としては、一般的な交流型プラズマ
ディスプレイ（ＡＣ−ＰＤＰ）がある。ＡＣ−ＰＤＰの
用途としては情報表示が主たる目的ではあるが、全面点
灯させれば放電ランプそのものである。ＡＣ−ＰＤＰで
は複数の線状電極が陽極、陰極、陽極、陰極・・・とい
うように陽極と陰極が交互に配置されている。ただし、
１本の陰極に隣接する２本の陽極との距離は同一ではな
く、短間隔のものと長間隔のものが存在し、電圧印加時
に放電、発光するのは電極間距離が短い、短間隔の陰極
―陽極間のみである。長間隔の陰極―陽極間は放電、発
光を発生しない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら何れの従
来例においても、各線状電極間の全領域を放電、発光さ
せることはできていない。したがって、均一な発光光源
とするためには、不均一な発光を補正する大掛りな発光
均一化機能を持たせる必要がある。しかし、この発光均
一化機能の使用は、発光効率の低下を招く、十分な輝度
が得られない、構造が複雑になる、コスト増になる等の
新たな問題を生じさせる。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、複数の線状陰極−陽極間のすべての領域で
放電させ、安価で簡単な構成でありながら、高い発光均
一性を有する、面状発光するガス放電ランプ及びそれを
用いた情報表示システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【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２つの平板を有する扁平状放電容
器と、前記２つの平板のうち一方の平板の内平面上に交
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と、前記２つの平板のうちいずれ
か一方の平板に絶縁体で覆われるように面状に形成され
且つ常に接地された第三電極と、を有し、前記第三電極
は、前記複数の線状陰極及び陽極より容器内面から遠い
位置に配置されたこ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。

【０００９】これにより、複数の線状陰極−陽極間のす
べての領域で放電させ、安価で簡単な構成でありなが
ら、高い発光均一性を有する面状発光するガス放電ラン
プが得られる。

【００１０】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。

【００１１】これにより、高輝度で均一性の高い面光源
を用いた画面制御装置を具備する情報表示システムが得
られる。

【００１２】

【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２つの平板を有する扁平状放電容器と、前
記２つの平板のうち一方の平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
陰極及び陽極と、前記２つの平板のうちいずれか一方の
平板に絶縁体で覆われるように面状に形成され且つ常に
接地された第三電極と、を有し、前記第三電極は、前記
複数の線状陰極及び陽極より容器内面から遠い位置に配
置されたことを特徴とするガス放電ランプである。

【００１３】そして請求項２に記載の発明のように、複
数の線状陰極の本数と線状陽極の本数との差が一本であ
ることを特徴とする請求項１記載のガス放電ランプとす
るのが良い。

【００１４】ここで、請求項３に記載の発明のように、
複数の線状陰極及び陽極と、第三電極とが、対向する２
つの平板のうち同一の平板側に形成されていることを特
徴とする請求項１又は２記載のガス放電ランプとするの
が、好適である。

【００１５】あるいは、請求項４に記載の発明のよう
に、複数の線状陰極及び陽極と、第三電極とが、対向す
る２つの平板のうち異なる平板側に形成されていること
を特徴とする請求項１又は２記載のガス放電ランプとす
るのが、好適である。

【００１６】また、請求項５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とする
請求項１から４のいずれか記載のガス放電ランプとして
も良い。。

【００１７】特に、請求項６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５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。

【００１８】また、請求項７に記載の発明のように、線
状陰極及び陽極が可視透過性を有することを特徴とする
請求項１から６のいずれかに記載のガス放電ランプとす
るのが、好適である。

【００１９】そして、請求項８に記載の発明のように、
少なくとも部分的には、放電容器の内面に、紫外線励起
によって可視光を発する蛍光体が形成されていることを
特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のガス放電
ランプとするのが、より好適である。

【００２０】ここで、請求項９に記載の発明のように、
線状陰極と線状陽極とは、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から８のいずれか
に記載のガス放電ランプとしても良い。

【００２１】そして請求項１０に記載の発明のように、
線状陰極と線状陽極は、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９記載の
ガス放電ランプであってもよい。

【００２２】また、請求項１１に記載の発明のように、
点灯開始時は複数の陰極及び陽極に同一の高電位を与
え、接地されている第三電極との間で放電を発生させ、
その後、陰極―陽極間での通常放電に移行させる駆動方
式を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれ
かに記載のガス放電ランプとするのが、好適である。

【００２３】本発明の請求項１２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１１のいず
れかに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。

【００２４】そして、請求項１３に記載の発明は、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１
２記載の情報表示システムである。

【００２５】そして、請求項１４に記載の発明のよう
に、画面表示装置の可視光透過保持期間のみ放電発光
し、それ以外の期間は放電発光を停止していることを特
徴とする請求項１２又は１３記載の情報表示システムと
するのが好適である。

【００２６】あるいは請求項１５に記載の発明のよう
に、画面表示装置の可視光透過保持期間の中の一部分の
期間のみ放電発光し、それ以外の期間は放電発光を停止
していることを特徴とする請求項１２又は１３記載の情
報表示システムとしても良い。

【００２７】以下、本実施の形態について、図１から図
５を用いて説明する。

【００２８】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。

【００２９】（実施の形態１）図１、図２はそれぞれ本
実施の形態におけるガス放電ランプの電極配置を示す放
電容器の平面図、断面図であり、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の構成を示している。
図１において、１は背面板、２、３は、それぞれ線状陰
極と線状陽極である。これら線状電極は、絶縁体で覆わ
れ容器内放電空間には露出していない。また隣接する電
極はほぼ等間隔で配置されている。４は接地された第三
電極で、他の電極と同じ基板側で、より放電容器内面か
ら遠い位置に配置される。５は蛍光体、６は封入されて
いるガスである。

【００３０】線状電極については、図１、図２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、又陰極、陽極の
本数が同数であってもかまわない。ただし、陰極と陽極
の本数を一本異なる値に設定した方が安定した動作が可
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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。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。例えば本実施の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。

【００３４】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、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〜１００ｍｍが利用可能であった。

【００３５】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。

【００３６】次に線状電極が形成されている基板ともう
一方の基板との距離、即ち、放電容器の内部高さについ
てであるが、最低１ｍｍ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なかった。また放電
ランプの輝度を考慮すると１０ｍｍ以下程度が利用可能
範囲であった。

【００３７】以上の構成をもって、共通陰極―共通陽極
を通じで各電極間に適当な駆動波形を有する電圧を印加
することで、全ての線状電極間で放電、発光する、即ち
均一な発光光源を実現することができた。また駆動波形
についてはパルス状、または歪んだ正弦波を用いたが、
これに限定するものではない。

【００３８】さらに、非点灯状態から点灯状態に移行す
る際は、電圧印加と同時に全ての線状電極間で放電を発
生させるために、電圧印加時に線状陰極及び陽極とに同
一の高い電圧を与え、接地されている第三電極との間で
放電させ、放電容器内に荷電粒子を発生させた後、線状
陰極―陽極間に異なる電圧を印加し、この間で通常放電
させることが好ましい。

【００３９】（実施の形態２）図３から図５は（実施の
形態１）とは異なる電極構成を示す放電容器の断面図で
ある。即ち、図３は陰極と陽極が前面板側で、第三電極
が背面板側に形成された場合、図４は陰極と陽極が背面
板側で、第三電極が前面板側に形成された場合、図５は
陰極と陽極で、第三電極が共に前面板側に形成された場
合、である。何れの場合も、本発明の目的である全陰極
―陽極間で放電発光させ均一で安定した面発光源を実現
できる。

【００４０】ただし図４と図５の第三電極が前面板側に
ある場合は、発光を外部に取り出すために、この電極を
可視光に対して透過率の高い材料で形成する必要があ
る。本実施の形態ではＩＴＯを用い、良好な結果が得ら
れた。

【００４１】また、陰極と陽極が前面板側に配置される
場合も、上記と同様の理由で、所謂透明電極であること
が好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではな
い。

【００４２】（実施の形態３）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。高輝度で発光均一性の高い面光
源が実現できる本発明のガス放電ランプは、液晶ディス
プレイの背面光源として好適である。

【００４３】液晶ディスプレイにおいて、各画素のＯＮ
―ＯＦＦスイッチの役割を果たす液晶は、動画情報表示
を行うために約１６．７ｍｓごとに状態を変えている。
しかし液晶自体が急峻に反応することができないため、
動画の場合、尾を引いたようなハッキリしない映像にな
るのが一般的である。

【００４４】そこで液晶が、ある状態である１６．７ｍ
ｓ中の特定の時間Ｘｍｓ（Ｘは１６．７ｍｓ以下の正の
実数）の期間だけガス放電ランプを点灯させ、残りの
（１６−Ｘ）ｍｓの期間は放電を停止させる液晶情報表
示システムを実施した。これは、本発明のガス放電ラン
プの電極間距離が従来の背面光源に用いられる冷陰極直
管ランプに比べて短いため、こうした急峻な点滅が可能
となった。

【００４５】具体的にはＸ＝５〜１５ｍｓに設定し、液
晶情報表示システムを実施したところ、５００ｃｄ／ｍ
²という十分な輝度と非常にくっきりした映像を両立さ
せることができた。ガス放電ランプの性能としてはＸ＝
１ｍｓ程度まで可能であったが、ここまで点灯期間を短
くすると情報表示画面の輝度が不十分であった。

【００４６】以上のように本発明のガス放電ランプを、
液晶のような画面表示装置に用いて可視光透過保持期間
の中の一部分の期間のみ放電発光し、それ以外の期間は
放電発光を停止することにより、より良好な液晶ディス
プレイである情報表示システムが実現できる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、誘電体に
覆われた複数の線状電極を備えたガス放電ランプにおい
て、全ての電極間で放電、発光させることができ、結果
として複雑な発光均一化機能を持たせることなく、均一
な面状発光を実現することができる。すなわち、安価で
簡単な構成によって、高輝度・高発光効率を犠牲にする
ことなく、発光均一性の高いガス放電ランプ及びそれを
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電極配置を示す
放電容器の平面図

【図２】本発明の一実施の形態における電極配置を示す
放電容器の断面図

【図３】本発明の一実施の形態における電極配置を示す
放電容器の断面図

【図４】本発明の一実施の形態における電極配置を示す
放電容器の断面図

【図５】本発明の一実施の形態における電極配置を示す
放電容器の断面図

【符号の説明】

１基板２線状陰極３線状陽極４第三電極５蛍光体６封入ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今村浩子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者桑田純大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H091 FA41Z FB07 FD06 FD12 FD22 LA03 LA12 LA13 LA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する２つの平板を有する扁平状放電
容器と、前記２つの平板のうち一方の平板の内平面上に
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と、前記２つの平板のうちいず
れか一方の平板に絶縁体で覆われるように面状に形成さ
れ且つ常に接地された第三電極と、を有し、前記第三電
極は、前記複数の線状陰極及び陽極より容器内面から遠
い位置に配置されたことを特徴とするガス放電ランプ。
【請求項２】複数の線状陰極の本数と線状陽極の本数
との差が一本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。
【請求項３】複数の線状陰極及び陽極と、第三電極と
が、対向する２つの平板のうち同一の平板側に形成され
ていることを特徴とする請求項１又は２記載のガス放電
ランプ。
【請求項４】複数の線状陰極及び陽極と、第三電極と
が、対向する２つの平板のうち異なる平板側に形成され
ていることを特徴とする請求項１又は２記載のガス放電
ランプ。
【請求項５】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
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のガス
放電ランプ。
【請求項６】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５
のいずれか記載のガス放電ランプ。
【請求項７】線状陰極及び陽極が可視透過性を有する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のガ
ス放電ランプ。
【請求項８】少なくとも部分的には、放電容器の内面
に、紫外線励起によって可視光を発する蛍光体が形成さ
れていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに
記載のガス放電ランプ。
【請求項９】線状陰極と線状陽極とは、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か
ら８のいずれかに記載のガス放電ランプ。
【請求項１０】線状陰極と線状陽極は、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９記載のガス放電ランプ。
【請求項１１】点灯開始時は複数の陰極及び陽極に同
一の高電位を与え、接地されている第三電極との間で放
電を発生させ、その後、陰極―陽極間での通常放電に移
行させる駆動方式を備えることを特徴とする請求項１か
ら１０のいずれかに記載のガス放電ランプ。
【請求項１２】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１１のいずれかに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。
【請求項１３】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１２記載の情報表示システム。
【請求項１４】画面表示装置の可視光透過保持期間の
み放電発光し、それ以外の期間は放電発光を停止してい
ることを特徴とする請求項１２又は１３記載の情報表示
システム。
【請求項１５】画面表示装置の可視光透過保持期間の
中の一部分の期間のみ放電発光し、それ以外の期間は放
電発光を停止していることを特徴とする請求項１２又は
１３記載の情報表示システム。