JP2008186683A - 面発光ランプ及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光部を確保して発光の均一度と輝度特性を向上させるようにした面発光ランプを提供する。
【解決手段】この面発光ランプは、前面透明基板と、放電空間を挟んで前記前面透明基板と対面する背面基板と、前記前面透明基板と前記背面基板との間に配置され、前記放電空間を多数の放電チャネルに分割する多数の隔壁と、前記放電空間の内部に形成された蛍光体とを備え、前記隔壁は、隔壁の幅（Ｗ）に対する隔壁上部の曲率半径（Ｒ）の割合（Ｒ／Ｗ）が０．１〜４の値を持つように形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、面発光ランプに係り、特に、発光部を確保して発光の均一度と輝度特性を向上させるようにした面発光ランプに関する。また、本発明は、前記面発光ランプを用いた液晶表示装置に関する。

各種照明装置や表示装置などで使用されるランプとしては、冷陰極発光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lamp：ＣＣＦＬ）が主に用いられる。このような冷陰極発光ランプは、電極の設置位置によって内部電極ランプと外部電極ランプに分けられる。内部電極ランプは、放電ガスと気化状態の水銀が封入されたガラス管内に電極が設置され、ガラス管の内部表面に蛍光体が形成される。これとは異なり、外部電極ランプは、前記ガラス管の外部に電極が設置され、ガラス管の内部表面には蛍光体が形成される。

内部電極ランプの内部電極に高電圧の交流信号が印加されると、この電極の間で電界が印加されてプラズマ放電が起こる。その際に発生した電子が水銀を励起させて紫外線が発生し、その紫外線によって蛍光体が励起及び遷移して可視光を発生させる。

これに比べて、外部電極ランプの外部電極に高電圧の交流信号が印加されると、ガラス管内の両電極の間でプラズマ放電が起こって電子が発生し、この電子によって水銀が励起されて蛍光体を発光させる。この外部電極ランプは、プラズマ放電によってガラス管内の電極近傍のガラス管の表面に壁電荷が形成され、この壁電荷を利用して比較的低い電圧でプラズマ放電を起すので、発熱量が小さく、高効率で駆動されるという利点と、電圧降下が非常に小さいので一つのインバータによって多数の外部電極ランプが駆動できるという利点がある。

一方、液晶表示装置は、ビデオ信号に応じて液晶セルの光透過率を調節して画像を表示する。アクティブマトリックス（Active Matrix）タイプの液晶表示装置は、液晶セルごとにスイッチング素子が形成されており、動画像の表示に有利である。スイッチング素子としては主に薄膜トラジスタ（Thin Film Transistor：以下「ＴＦＴ」という）が用いられている。

液晶表示装置は、自発光素子ではないため、別途のバックライトユニットが必要とされる。液晶表示装置のバックライトユニットは、一方の端に設置されるランプの光を導光板を用いて面光源に変換して液晶表示パネルに照射するエッジライト（edge-light）方式と、液晶表示パネルの下方に設置された多数のランプを用いて液晶表示パネルに光を照射するダイレクトライト（direct light）方式とがある。

最近では、既存のエッジライト方式またはダイレクトライト方式に比べて発光効率、発光輝度が高く、その輝度の均一度に優れた面発光ランプ（ＦＦＬ）に対する研究開発が盛んに行われている。

図１は面発光ランプの概略的構造を示す図である。図１を参照すると、面発光ランプは、前面透明基板１と、背面基板２と、前面透明基板１と背面基板２との間でプラズマ放電チャネル８を仕切る隔壁４と、プラズマ放電チャネル８の内部に形成される蛍光体５と、背面基板２の外面に形成され、互いに異なる極性からなる電極３ａ、３ｂとを備える。前記背面基板２の上部に形成された電極３ａの上部に絶縁層７を更に備え、前記電極３ａを絶縁させる。

前記電極３ａ、３ｂは、それぞれのプラズマ放電チャネル８の側面に対向するように形成されることもある。

プラズマ放電チャネル８には、例えばアルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）などの不活性ガスと気体状態の水銀Ａｇが均一に注入されている。

隔壁４は、数ｍｍ〜数十ｍｍの高さを有し、前面透明基板１と背面基板２との間でプラズマ放電チャネル８を仕切る役割を果たす。また、隔壁４を両側面が勾配または曲率を持つように形成することにより、光が反射されて発光領域が更に広くなるようにする。

蛍光体５は、プラズマ放電により発生した電子によって励起された水銀によって発光して可視光を放出する役割を果たす。

電極３ａ、３ｂには、プラズマ放電チャネル８内で放電が起こり得るようにする交流電圧が印加される。

このような面発光ランプの縁部において前面透明基板１と背面基板２との間にガラス縁壁９が挟持され、そのガラス縁壁はシーラントによって前面透明基板１と背面基板２に接着される。

図２は図１のＡ領域に示された従来の隔壁を拡大した図である。図２では光経路の理解を容易にするために蛍光体５の図示を省略した。

図２を参照すると、従来の隔壁４の上面は、曲率なしに形成され、光が反射されない暗部Ｄが発生する。これにより、面発光ランプの全面に均一な発光及び輝度を達成することができないという問題点がある。

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたもので、その目的とするところは、発光部を確保して発光の均一度と輝度特性とを向上させるようにした面発光ランプを提供することにある。

本発明の他の目的は、前記面発光ランプをバックライトとして用いて液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る面発光ランプは、前面透明基板と、放電空間を挟んで前記前面透明基板と対面する背面基板と、前記前面透明基板と前記背面基板との間に配置され、前記放電空間を多数の放電チャネルに分割する多数の隔壁と、前記放電空間の内部に形成された蛍光体とを備え、前記隔壁は、隔壁の幅（Ｗ）に対する隔壁上部の曲率半径（Ｒ）の割合（Ｒ／Ｗ）が０．１〜４の値を持つように形成される。

好ましくは、前記Ｒ／Ｗは０．１３〜２．８３の値を持つ。

また、本発明に係る面発光ランプは、前面透明基板と、放電空間を挟んで前記前面透明基板と対面する背面基板と、前記前面透明基板と前記背面基板との間に配置され、前記放電空間を多数の放電チャネルに分割する多数の隔壁と、前記放電空間の内部に形成された蛍光体とを備え、前記隔壁は、各隔壁の上部の曲率半径（Ｒ）が０．１５ｍｍ〜６ｍｍの値を持つように形成される。

好ましくは、前記各隔壁の上部の曲率半径が０．２ｍｍ〜４．２５ｍｍの値を持つ。

また、本発明に係る面発光ランプは、背面基板と、放電空間を挟んで前記背面基板と対面するが、一つ以上の部分で前記背面基板に貼り合わせられ、前記放電空間を多数の放電チャネルに分割し得るように折り曲げた形を持つ前面透明基板と、前記放電空間の内部に存在する蛍光体とを含み、前記前面透明基板が前記背面基板に貼り合わせられて隔壁を形成する部分の幅（Ｗ）に対する前記前面透明基板が前記背面基板に貼り合せられる部分の曲率半径（Ｒ）の割合（Ｒ／Ｗ）が０．１５〜４．２５の値を持つように形成される。

好ましくは、前記Ｒ／Ｗは０．１５〜２．５の値を持つ。

更に、本発明に係る面発光ランプは、背面基板と、放電空間を挟んで前記背面基板と対面するが、一つ以上の部分で前記背面基板に貼り合わせられ、前記放電空間を多数の放電チャネルに分割し得るように折り曲げた形を持つ前面透明基板と、前記放電空間の内部に存在する蛍光体とを含み、前記前面透明基板が前記背面基板に貼り合わせられる部分の曲率半径（Ｒ）が０．１５ｍｍ〜４．２５ｍｍの値を持つ。

好ましくは、前記前面透明基板が前記背面基板に貼り合わせられる部分の曲率半径（Ｒ）が０．１５〜２．５の値を持つ。

前記前面基板はガラス材質、前記背面基板は金属材質またはセラミック材質で形成される。

そして、本発明に係る液晶表示装置は、上述した面発光ランプと；ビデオデータに応じて液晶を電気的に制御して前記面発光ランプからの光を変調することにより画像を表示する液晶表示パネルとを備えてなる。

上述したように、本発明に係る面発光ランプは、隔壁の上面を所定の曲率半径のラウンド状に製作して発光面を確保することにより、輝度特性を向上させることができる。また、前記の曲率半径を調整することにより、光の直進性を改善することができると共に発光均一度を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

図３を参照すると、本発明の実施例に係る面発光ランプは、前面透明基板１１と、背面基板１２と、前面透明基板１１と背面基板１２との間でプラズマ放電チャネル１８を仕切る隔壁１４と、プラズマ放電チャネル１８の内部に形成される蛍光体１５と、背面基板１２の外面に形成され、互いに異なる極性からなる電極１３ａ、１３ｂと、を備える。そして、前記背面基板１２の上部に形成された電極１３ａの上部に絶縁層１７を更に備え、前記電極１３ａを絶縁させる。

前記電極１３ａ、１３ｂは、それぞれのプラズマ放電チャネル１８の側面に対向するように形成されることもある。

プラズマ放電チャネル１８には、例えばアルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）などの不活性ガスと気体状態の水銀（Ｈｇ）が均一に注入されている。

隔壁１４は、数ｍｍ〜数十ｍｍの高さを有し、前面透明基板１と背面基板１２との間でプラズマ放電チャネル１８を仕切る役割を果たす。また、隔壁１４は、両側面が勾配または凹の曲率を持つように形成されることにより、光が反射されて発光領域が一層広くなるようにする。そして、隔壁１４は、上面が所定の曲率半径Ｒを持つように形成される。もし隔壁１４をその両側面が凹の曲率または勾配を持つように形成せず、全体的に所定の曲率半径のみを持つ半球状に形成すると、隔壁１４と背面基板１２との接触面積が広くなるので、面発光ランプの全体的な発光面積が減少する。よって、本発明に係る隔壁１４は、上面が所定の曲率半径Ｒを持つように形成される。しかも、隔壁１４の両側面が勾配または凹の曲率を持つように形成されることにより、面発光ランプの発光面積を更に確保することができる。

蛍光体１５は、プラズマ放電により発生した電子によって励起された水銀によって発光して可視光を放出する役割を果たす。

電極１３ａ、１３ｂには、プラズマ放電チャネル１８内で放電が起こり得るようにする交流電圧が印加される。

このような面発光ランプの縁部において前面透明基板１１と背面基板１２との間にガラス縁壁１９が挟持される。ガラス縁壁１９はシーラントによって前面透明基板１１と背面基板１２に接着される。また、前記前面透明基板１１は光が透過し得るガラス材質、前記背面基板１２は金属材質またはセラミック材質で形成される。

図４は、図３のＢ領域に示された本発明に係る隔壁を拡大した図である。図４では光経路の理解を容易にするために蛍光体１５の図示を省略した。

図４を参照すると、本発明に係る隔壁１４は、前面透明基板１１と接触する上面が所定の曲率半径Ｒのラウンド状を持つように形成される。これにより、前面透明基板１１とラウンド状を持つ隔壁１４との接触面は、図１〜図２に示した従来の前面透明基板１と隔壁４との接触面より狭くなる。したがって、隔壁１４の上面に、蛍光体１５が塗布された発光部が更に広く形成できる。また、ラウンド状の隔壁１４の上面の光経路が隔壁１４の上面の非発光領域へ進むようにして非発光領域の光量を補充することができる。これにより、発光領域と非発光領域における光量が均一になる。

図５ａ〜図５ｅは、曲率半径Ｒによる輝度の測定の際に使用した隔壁の模様を示す図である。［表１］は、曲率半径Ｒによって輝度特性を測定したデータを示す。図５ａ〜図５ｅにおいて、Ｃ値は隔壁１４と前面透明基板１１との接触面の幅である。隔壁１４と前面透明基板１１との接着は、通常、シーラントによって実施される。実験データは、隔壁１４と前面透明基板１１とを接着させるシーラントＣを１００％光吸収体と仮定して分析したものである。実験の際に、隔壁１４の幅は１．５ｍｍと固定し、隔壁１４間の距離は５ｍｍと固定して実験した。輝度特性は面発光ランプの正面から測定した値である。実験の際に、固定させた隔壁１４の幅は、隔壁１４の上部と中部間の変曲点における幅である。

［表１］は隔壁に対する曲率の変更による隔壁上部の輝度特性効率を示す表である。

［表１］を参照すると、隔壁の幅（Ｗ）が１．５ｍｍのときに上部の曲率（Ｒ）が０．１５〜６ｍｍの値を持つ場合、輝度特性に優れ、この曲率を適用して面発光ランプを製作すると、隔壁の存在するところも隔壁のないところと同等の輝度を得ることができる。また、上部の曲率（Ｒ）が０．２ｍｍ〜４．２５ｍｍの場合、更に隔壁のないところに匹敵する輝度を得ることができる。

すなわち、隔壁の幅（Ｗ）に対する隔壁上部の曲率半径（Ｒ）の割合、すなわちＲ／Ｗが０．１〜４の値を持つ場合、隔壁上部の輝度が隔壁のないところの正面輝度と同等であることが分かる。そして、Ｒ／Ｗが０．１〜４の値を持つ場合、隔壁上部の輝度は、隔壁のないところの輝度とほぼ等しいか、或いはそれより更に大きいことが分かる。また、Ｒ／Ｗが０．１３〜２．８３の場合、更に隔壁のないところに匹敵する輝度を得ることができる。

一方、Ｒ／Ｗが４を超えた値を持つ場合は、輝度特性が劣っていることが分かる。

そして、プラズマ放電チャネル１８の内部には、放電のために真空状態が形成される。この際、発生する圧力に隔壁１４が耐えられなければならない。このため、背面基板１２と隔壁１４との接触面積が、前面基板１１と隔壁１４との接触面積より相対的に広くなるようにする。

このように隔壁１４の上部をラウンド状に製造することにより、非発光領域及び発光領域における光が均一になって発光均一度が向上し、発光面積が更に広くなって輝度特性の向上が図られる。

一方、本発明は、隔壁が別途形成された面発光ランプだけでなく、隔壁が例えばガラスモールディング法で製作された面発光ランプにも適用可能である。すなわち平板ガラスを成形して折り曲げた形の曲面形状を持つ前面透明基板が、平らな背面基板に貼り合わせられて形成されたガラスモールディング面発光ランプにも適用できる。この場合にも、前面透明基板が背面基板に貼り合わせられて隔壁の機能を果たすが、前面透明基板が背面基板に貼り合せられる部分が直線形態ではなく、本発明に係る隔壁模様のように曲面形状に構成される。この場合、隔壁を形成する暗部の幅（Ｗ）と前面透明基板が背面基板に貼り合せられる部分の曲率半径（Ｒ）との割合（Ｒ／Ｗ）がＡ〜Ｂの値を持つ場合、輝度特性に優れると共に、この曲率を適用して面発光ランプを製作すると、暗部の在るところも暗部のないところと同等の輝度を得ることができる。

図６ａは、従来の角形に折り曲げた形状の前面基板が、平らな背面基板に貼り合わせられてなるガラスモールディング面発光ランプの構造を示し、図６ｂは、本発明に係る折り曲げた形の前面基板の接合部分が、曲面形状を持つガラスモールディング面発光ランプの構造を示す。

図６ｂを参照すると、前面透明基板６１が背面基板６２に貼り合せられて隔壁を形成する幅（Ｗ）と、貼り合せ部分の曲面の曲率半径（Ｒ）との割合（Ｒ／Ｗ）がＡ〜Ｂの値を持つ場合を示す。この場合、前面透明基板６１が背面基板６２に貼り合せられた部分の領域が他の領域と同等な光量で照射され得る。

［表２］はガラス成形を用いた場合の、前面ガラスの曲率の変更によるガラス接合部分の輝度特性効率を示す表である。

［表２］を参照すると、暗部の幅（Ｗ）が１ｍｍのときに前面基板曲率（Ｒ）が０．１５〜４．２５ｍｍの値を持つ場合、輝度特性に優れると共に、この曲率を適用して面発光ランプを製作すると、前面基板が背面基板に接合するところも、前面基板が背面基板に接合しないところと同等の輝度を得ることができる。また、前面基板の曲率（Ｒ）が０．１５〜２．５ｍｍの値を持つ場合、更に前面基板が背面基板に接合しないところに匹敵する輝度を得ることができる。

すなわち、暗部の幅（Ｗ）に対する前面基板の接合部分の曲率半径（Ｒ）の割合（Ｒ／Ｗ）が０．１５以上４．２５以下の値を持つ場合、基板の接合部分の上部の輝度が正面輝度と同等であることが分かる。そして、Ｒ／Ｗが０．１５〜２．５の値を持つ場合、接合された部分の輝度が正面輝度とほぼ等しいか、或いはそれより更に大きいことが分かる。

一方、Ｒ／Ｗが４．２５を超えた値を持つ場合は、輝度特性が劣っていることが分かる。

本発明に係る面発光ランプは、例えば一般照明装置や液晶表示装置などの非発光素子の光源として利用できる。また、本発明に係る液晶表示装置の液晶表示パネルは、ビデオデータに応じて液晶を電気的に制御することにより、面発光ランプからの光を変調する公知のいずれの液晶表示パネルでも実現可能である。

以上説明した内容より、当業者であれば、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内において各種の変更及び修正を加え得ることが理解されるであろう。よって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定められるべきものである。

従来の面発光ランプの概略的構造を示す図である。 図１のＡ領域の拡大図である。 本発明の実施例に係る面発光ランプの概略構造を示す図である。 図３のＢ領域の拡大図である。 曲率半径（Ｒ）による輝度の測定の際に使用した隔壁の概略構造を示す図である。 曲率半径（Ｒ）による輝度の測定の際に使用した隔壁の概略構造を示す図である。 曲率半径（Ｒ）による輝度の測定の際に使用した隔壁の概略構造を示す図である。 曲率半径（Ｒ）による輝度の測定の際に使用した隔壁の概略構造を示す図である。 曲率半径（Ｒ）による輝度の測定の際に使用した隔壁の概略構造を示す図である。 従来の角形に折り曲げた形状の前面基板が、平らな背面基板に貼り合わせられてなるガラスモールディング面発光ランプの構造を示す図である。 本発明に係る折り曲げた形状の前面基板の接合部分が、曲面形状を持つガラスモールディング面発光ランプの構造を示す図である。

符号の説明

１、１１ 前面透明基板
２、１２ 背面基板
３ａ、３ｂ、１３ａ、１３ｂ 電極
４、１４ 隔壁
５、１５ 蛍光体
７、１７ 絶縁層
８、１８ プラズマ放電チャネル
９、１９ ガラス縁壁

Claims (10)

1. 前面透明基板と、
   放電空間を挟んで前記前面透明基板と対面する背面基板と、
   前記前面透明基板と前記背面基板との間に配置され、前記放電空間を多数の放電チャネルに分割する多数の隔壁と、
   前記放電空間の内部に形成された蛍光体と、を備え、
   前記隔壁は、隔壁の幅（Ｗ）に対する隔壁上部の曲率半径（Ｒ）の割合（Ｒ／Ｗ）が０．１〜４の値を持つように形成されることを特徴とする、面発光ランプ。
2. 前記Ｒ／Ｗは０．１３〜２．８３の値を持つことを特徴とする請求項１に記載の面発光ランプ。
3. 前面透明基板と、
   放電空間を挟んで前記前面透明基板と対面する背面基板と、
   前記前面透明基板と前記背面基板との間に配置され、前記放電空間を多数の放電チャネルに分割する多数の隔壁と、
   前記放電空間の内部に形成された蛍光体と、を備え、
   前記隔壁は各隔壁の上部の曲率半径（Ｒ）が０．１５ｍｍ〜６ｍｍの値を持つことを特徴とする、面発光ランプ。
4. 前記各隔壁の上部の曲率半径が０．２ｍｍ〜４．２５ｍｍの値を持つことを特徴とする請求項３に記載の面発光ランプ。
5. 背面基板と、
   放電空間を挟んで前記背面基板と対面するが、一つ以上の部分で前記背面基板に貼り合わせられ、前記放電空間を多数の放電チャネルに分割し得るように折り曲げた形を持つ前面透明基板と、
   前記放電空間の内部に存在する蛍光体と、を含み、
   前記前面透明基板が前記背面基板に貼り合わせられて隔壁を形成する部分の幅（Ｗ）に対する前記前面透明基板が前記背面基板に貼り合せられる部分の曲率半径（Ｒ）の割合（Ｒ／Ｗ）が０．１５〜４．２５の値を持つように形成されることを特徴とする、面発光ランプ。
6. 前記Ｒ／Ｗは０．１５〜２．５の値を持つことを特徴とする請求項５に記載の面発光ランプ。
7. 背面基板と、
   放電空間を挟んで前記背面基板と対面するが、一つ以上の部分で前記背面基板に貼り合わせられ、前記放電空間を多数の放電チャネルに分割し得るように折り曲げた形を持つ前面透明基板と、
   前記放電空間の内部に存在する蛍光体と、を含み、
   前記前面透明基板が前記背面基板に貼り合わせられる部分の曲率半径（Ｒ）が０．１５ｍｍ〜４．２５ｍｍの値を持つことを特徴とする、面発光ランプ。
8. 前記前面透明基板が前記背面基板に貼り合わせられる部分の曲率半径（Ｒ）が０．１５〜２．５の値を持つことを特徴とする請求項７に記載の面発光ランプ。
9. 前記前面基板はガラス材質、前記背面基板は金属材質またはセラミック材質で形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の面発光ランプ。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の面発光ランプと、
    ビデオデータに応じて液晶を電気的に制御して前記面発光ランプからの光を変調することにより画像を表示する液晶表示パネルと、を備えることを特徴とする、液晶表示装置。

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