JP3998069B2 - キセノン放電型の二層式平面蛍光ランプ - Google Patents

Description

本発明は、自発光しない液晶表示器の裏面を照射することで、液晶表示器の表示面に輝度を発生させるための液晶バックライトに関するものであり、詳細には、主として大型液晶テレビを対象とした液晶バックライト用の大面積で薄型のキセノン放電型の平面蛍光ランプに係るものである。

特許文献１に開示された、従来の液晶バックライト用のキセノン放電型の平面蛍光ランプの概要は、図６に示すように、内面に透明導電膜８１と透明誘電体膜８２と蛍光体塗膜８３が形成された前面ガラス基板８と、内面に不透明導電膜９１と透明誘電体膜９２と蛍光体塗膜９３が形成された後面ガラス基板９とが、スペーサ用のガラスビーズ１０１を挟んで外周部分がフリットガラス１０を介して溶着されてランプ封体が形成されていて、内部をキセノンガス等の希ガスを封入した希ガス層１０２とした構造となっている。そして、外部端子部８４と外部端子部９４との間に所定の交流電圧を加えると、キセノン放電が起こり発光する。しかしながら、発光面である前面ガラス基板８に形成された透明導電膜８１が、本質的に電気抵抗が大きいため、点灯時の電流によって発熱して液晶に悪影響を及ぼすこととなり、問題点となっていた。
次に、非特許文献１に開示されたキセノン放電型の丸管式蛍光ランプについて説明する。その概要は、ガラス管の内面に開口部付の蛍光体塗膜が形成され、ガラス管の外面に蛍光体塗膜の開口部を挟んで対向するように一対の不透明導電膜が形成されており、内部にキセノンガス等の希ガスが封入された構造となっている。そして、一対の不透明導電膜の間に所定の交流電圧を加えることで、キセノン放電が起こり発光する。即ちこれは、ランプ封体を構成するガラス管（ガラス基板）を透明誘電体膜として活用したキセノン放電型の蛍光ランプの先行例と言えるものである。
特開平６−１７６７３６号公報 １９９１年６月２９日発行の日経産業新聞（１面）

本発明が解決しようとする課題は、キセノン放電型の平面蛍光ランプにおいて、先ず、特注品の高価なガラスビーズを必要としない新しいスペーサ手段を確立し、大面積でも外気圧に耐えられる構造を実現することである。次に、発光面であるガラス基板に形成した透明導電膜が、本質的に電気抵抗が大きいため点灯時の電流によって発熱して液晶に悪影響を及ぼすので、この熱を遮断するためにランプの前面に断熱層を形成することである。

前記した課題を解決するための手段として、キセノン放電型の平面蛍光ランプを、前面ガラス基板と中間ガラス基板と後面ガラス基板の三枚のガラス基板によって構成した二層式平面蛍光ランプとすることで課題を解決するものである。ここで、各ガラス基板面を表面側、裏面側と表現するが、これは、各ガラス基板を発光面側即ち前面ガラス基板側から見た場合である。例えば、中間ガラス基板では、表面側（前面ガラス基板側）、裏面側（後面ガラス基板側）となる。又、後面ガラス基板では、表面側（中間ガラス基板側）、裏面側（外面側）となる。以下、カッコ内の記述は省略する。では、詳細について説明する。スペーサ手段として、外気圧に耐えられる所定の間隔で、裏面側に突起する複数列の点線状Ｖ形溝を形成した前面ガラス基板と、表面側全体に透明導電膜を形成すると共に、表面側の外周部分に補助導電膜を重ねて形成した上で、スペーサ手段として、外気圧に耐えられる所定の間隔で、裏面側に突起する複数列の点線状Ｖ形溝を形成すると共に、裏面側に蛍光体塗膜を形成した中間ガラス基板と、裏面側全体に不透明導電膜を形成した上で、スペーサ手段として、外気圧に耐えられる所定の間隔で、表面側に突起する複数列の点線状Ｖ形溝を形成し、表面側に蛍光体塗膜を形成した後面ガラス基板とを、前面ガラス基板に形成した点線状Ｖ形溝の突起側が、中間ガラス基板の表面側の平面部に接触するように、且つ、中間ガラス基板と後面ガラス基板に形成したそれぞれの点線状Ｖ形溝が、互いに直交して突起側が接触するように、位置合わせをした上で三段に重ね合わせ、外周部分をフリットガラスを介して溶着して二層式のランプ封体を形成するものとし、前側の層を真空断熱層とし、後側の層をキセノンガス等の希ガスを封入したキセノン放電型の平面蛍光ランプの構造とすることで、課題を解決するものである。ここで、点線状Ｖ形溝とは、断面がＶ形をした長い溝を、点線状の短い溝に切り分けた様なものであり、突起側の接触が、二層式のランプ封体の前側の層においては短い長さの線接触となり、後側の層においては点接触となるように図ったものである。即ち、前面ガラス基板と中間ガラス基板と後面ガラス基板に、スペーサ手段として、外気圧に耐えられる所定の間隔で、それぞれ形成した点線状Ｖ形溝の突起側がガラス基板間で接触することで、ガラス基板間の隙間を保持することが可能となり、ガラスビーズを必要としない新しいスペーサ方式の確立と、大面積でも外気圧に耐えられる構造を実現するという課題を解決するものである。そして、二層式のランプ封体を形成して、前側の層を真空断熱層とし、後側の層をキセノンガス等の希ガスを封入したキセノン放電型の平面蛍光ランプの構造とすることで、ランプの前面に断熱層を形成するという課題を解決するものである。

本発明により、キセノン放電型の平面蛍光ランプを二層式平面蛍光ランプとすることで、次の効果を奏するものである。先ず、二層式平面蛍光ランプを構成する前面ガラス基板と中間ガラス基板と後面ガラス基板に、スペーサ手段として、外気圧に耐えられる所定の間隔で、それぞれ点線状Ｖ形溝を形成することで、従来の特注品の高価なガラスビーズが不要になるというコストダウン効果を奏すると共に、大面積でも外気圧に耐えられる構造を実現するという効果を奏するものである。次に、二層式平面蛍光ランプの二層式のランプ封体の前側の層を真空断熱層とし、後側の層をキセノン放電型の平面蛍光ランプの構造とすることで、キセノン放電型の平面蛍光ランプの必要構造を満たすと共に、発光面のガラス基板に形成した透明導電膜が、点灯時の電流によって発熱して液晶に悪影響を及ぼすのを、真空断熱層によって遮断できるという効果を奏するものである。

本発明を実施するための最良の形態は、図１、図２、図３、図４及び図５に示すように、外周の溶着部分を除いた範囲に、スペーサ手段として、外気圧に耐えられる所定の間隔で裏面側に突起する複数列の点線状Ｖ形溝１１を形成した前面ガラス基板１と、表面側全体に透明導電膜２３を形成すると共に、表面側の外周部分に補助導電膜２４を重ねて形成した上で、外周の溶着部分を除いた範囲に、スペーサ手段として、外気圧に耐えられる所定の間隔で裏面側に突起する複数列の点線状Ｖ形溝２１を形成すると共に、一辺の端部に、裏面側に突起する排気管用溝４１と表面側に突起する排気管用溝５１を形成し、裏面側の外周の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜２２を形成した中間ガラス基板２と、裏面側全体に不透明導電膜３３を形成した上で、外周の溶着部分を除いた範囲に、スペーサ手段として、外気圧に耐えられる所定の間隔で表面側に突起する複数列の点線状Ｖ形溝３１を形成し、表面側の外周の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜３２を形成した後面ガラス基板３とを、前面ガラス基板１に形成した点線状Ｖ形溝１１の突起側が中間ガラス基板２の表面側の平面部に接触するように、且つ、中間ガラス基板２と後面ガラス基板３に形成したそれぞれの点線状Ｖ形溝２１、３１が互いに直交して突起側が蛍光体塗膜２２、３２を挟んで接触するように、そして、中間ガラス基板２の端部がランプ封体から飛び出して外部端子部２５を形成するように、又、後面ガラス基板３の端部がランプ封体から飛び出して外部端子部３４を形成するように、位置合わせをした上で、排気管４、５及びガラス枠板６を挟んで三段に重ね合わせ、外周部分をフリットガラス７を介して溶着して二層式のランプ封体を形成するものとし、前側の層を真空断熱層４２とし、後側の層をキセノンガス等の希ガスを封入した希ガス層５２とした構造のキセノン放電型の二層式平面蛍光ランプとすることである。尚、液晶バックライトとしての発光面は前面ガラス基板１側となる。では、次に、二層式平面蛍光ランプを構成する各部分の最良の形態について説明する。

二層式平面蛍光ランプを構成する前面ガラス基板１と中間ガラス基板２と後面ガラス基板３に、スペーサ手段として、外気圧に耐えられる所定の間隔で、それぞれ複数列形成する点線状Ｖ形溝１１、２１及び３１は、断面がＶ形をした長い溝を、点線状の短い溝に切り分けた様なものである。溝を点線状とした理由は、キセノン放電に有利なガラス基板の平面部の面積をできるだけ多く確保するためである。溝をＶ形とした理由は、前面ガラス基板１の点線状Ｖ形溝１１の突起側が中間ガラス基板２の表面側の平面部に接触したとき、接触部が短い長さの線接触となることで、真空断熱層４２における断熱効果の損失が少なくて済むからである。又、中間ガラス基板２の点線状Ｖ形溝２１と後面ガラス基板３の点線状Ｖ形溝３１とが直交して突起側が互いに接触したとき、接触部がほぼ点接触となることで、蛍光体塗膜２２と蛍光体塗膜３２の接触による点状の非発光部の発生面積が小さくて済むからである。尚、溝の各角はガラスの強度を保つために小さな曲線状とすることが必要である。ここで、点線状Ｖ形溝の外気圧に耐えられる所定の間隔は、ガラス基板の厚さ、ランプ封体の内圧、外気圧（通常は一気圧）等の相関関係を勘案して決定する。

希ガス層５２に封入する希ガスは、キセノンガスとネオンガスの混合ガスとすることで、発光のちらつき等の異常放電の発生を防止し、キセノン放電を安定化させることができるものである。尚、中間ガラス基板２と後面ガラス基板３は、キセノン放電を希ガス層５２全体に均一に広げるために必要な透明誘電体膜の役割を果たすものである。

中間ガラス基板２の表面側全体に形成する透明導電膜２３の材質は、液晶表示器等で実績のある酸化インジウム錫（ＩＴＯ）とするものとし、点線状Ｖ形溝２１の形成前か形成後にスパッタ等の方法により形成するものとする。又、透明導電膜２３の電気抵抗の引き下げと放熱を補助するために、中間ガラス基板２の表面側の外周部分に、透明導電膜２３に重ねて形成する補助導電膜２４の材質は、電気抵抗が小さく熱伝導率の大きい金、銀、銅等から選択するものとし、図１、図３、図４及び図５に示すように透明導電膜２３の形成後か、又は、形成前に適切な方法で形成するものとする。

後面ガラス基板３の裏面側全体に形成する不透明導電膜３３の材質は、電気抵抗が小さく光反射率の大きいアルミニウム、銀、ニッケル等から選択するものとし、点線状Ｖ形溝３１の形成前か形成後に適切な方法で形成するものとする。

中間ガラス基板２と後面ガラス基板３に、それぞれ形成する蛍光体塗膜２２、３２の材質は、キセノンガスが発する紫外線の波長に合った蛍光体を選定するものとし、スプレー等の方法により形成するものとする。

ランプ封体の排気と希ガスの封入に必要な排気管４と排気管５の装着は、図２、図４及び図５に示すように、中間ガラス基板２に形成した排気管用溝４１と排気管用溝５１にそれぞれ挿入し、排気管４をランプ封体の真空断熱層４２のみに貫通させ、排気管５をランプ封体の希ガス層５２のみに貫通させ、又、排気管４と排気管５の装着部以外はガラス枠板６を挟んだ状態で、フリットガラス７を介して溶着するものとする。尚、真空断熱層４２の排気完了後、及び希ガス層５２の排気と希ガス封入完了後、図１に示すように、排気管４と排気管５は加熱して封止するものとする。

ここで、本発明によるキセノン放電型の二層式平面蛍光ランプの点灯について説明する。図１に示す外部端子部２５と外部端子部３４との間に点灯装置（図示省略）により所定の交流電圧を加えることで、希ガス層５２内でキセノン放電が起こり紫外線が発生し、紫外線に刺激されて、蛍光体塗膜２２と蛍光体塗膜３２が発光し点灯状態となる。

最近、日本、韓国及び台湾における大型液晶テレビの開発と商品化は、益々活発なものとなってきており、液晶バックライトは、産業として益々発展して行くものと思われる。本発明によるキセノン放電型の二層式平面蛍光ランプが製品化されれば、大面積で薄型の液晶バックライトとして大いに利用されるものと考えられる。
又、他分野の用途として、複写機用光源への利用も考えられる。

本発明による二層式平面蛍光ランプの説明用破断部付の平面図である。 本発明による二層式平面蛍光ランプの説明用破断部付の側面図である。 本発明による二層式平面蛍光ランプの図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明による二層式平面蛍光ランプの図１のＢ−Ｂ断面図である。 本発明による二層式平面蛍光ランプの図１のＣ−Ｃ断面図である。 従来の平面蛍光ランプの概要を示す断面図である。

符号の説明

１ 前面ガラス基板
１１ 点線状Ｖ形溝
２ 中間ガラス基板
２１ 点線状Ｖ形溝
２２ 蛍光体塗膜
２３ 透明導電膜
２４ 補助導電膜
２５ 外部端子部
３ 後面ガラス基板
３１ 点線状Ｖ形溝
３２ 蛍光体塗膜
３３ 不透明導電膜
３４ 外部端子部
４ 排気管
４１ 排気管用溝
４２ 真空断熱層
５ 排気管
５１ 排気管用溝
５２ 希ガス層
６ ガラス枠板
７ フリットガラス
８ 前面ガラス基板
８１ 透明導電膜
８２ 透明誘電体膜
８３ 蛍光体塗膜
８４ 外部端子部
９ 後面ガラス基板
９１ 不透明導電膜
９２ 透明誘電体膜
９３ 蛍光体塗膜
９４ 外部端子部
１０ フリットガラス
１０１ ガラスビーズ
１０２ 希ガス層

Claims (1)

1. 前面ガラス基板（１）と中間ガラス基板（２）と後面ガラス基板（３）の三枚のガラス基板を、それぞれのガラス基板に形成した点線状Ｖ形溝（１１、２１、３１）をスペーサ手段として隙間を設けて、三段に重ね合わせ、外周部分を溶着して二層式のランプ封体を形成するものとし、前面ガラス基板（１）と中間ガラス基板（２）とで構成する前側の層を真空断熱層（４２）とし、中間ガラス基板（２）と後面ガラス基板（３）とで構成する後側の層を、キセノンガスとネオンガスの混合ガスを封入した希ガス層（５２）とすると共に、中間ガラス基板（２）の表面側（前面ガラス基板側）に透明導電膜（２３）を、裏面側（後面ガラス基板側）に蛍光体塗膜（２２）をそれぞれ形成し、後面ガラス基板（３）の表面側（中間ガラス基板側）に蛍光体塗膜（３２）を、裏面側（外面側）に不透明導電膜（３３）をそれぞれ形成するものとし、又、中間ガラス基板（２）の一辺の端部に、裏面側（後面ガラス基板側）に突起する排気管用溝（４１）と表面側（前面ガラス基板側）に突起する排気管用溝（５１）を形成し、排気管用溝（４１）に、排気管（４）を真空断熱層（４２）のみに貫通する様に装着し、排気管用溝（５１）に、排気管（５）を希ガス層（５２）のみに貫通する様に装着するものとしたことを特徴とするキセノン放電型の二層式平面蛍光ランプ。

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