JP4993843B2 - 平面蛍光ランプ - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示器の裏面に装着して、液晶表示器の裏面を照射することで、自発光しない液晶表示器の表示面に輝度を発生させるための液晶表示器用バックライトに関するものであり、詳細には、大型液晶テレビ等を対象とした大型バックライト用の平面蛍光ランプに係るものである。

現在の液晶表示器用バックライトは、復数本の冷陰極蛍光ランプとアクリル製導光板とを組み合わせたものが主流となっているが、導光板による光の損失や、液晶表示器の大面積化に伴う冷陰極蛍光ランプの使用本数増加等が問題となっている。１個のランプで液晶表示器用バックライトの役割を果たす平面蛍光ランプは、従来、実用化が困難であった。実施例として、非特許文献１に記載の液晶バックライト用平面蛍光ランプは、１インチ型は生産可能だが、５インチ型では外気圧に耐えられないことが課題となっていた。
日経ハイテク情報・９０．７．２・新製品トピックス・２１頁

本発明が解決しようとする課題は、大面積でも外気圧に耐えられる構造で、表面輝度が均一で、低温でも明るく発光可能な平面蛍光ランプを実現することである。

課題を解決するための手段として、本発明による平面蛍光ランプは、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に、断面が略Ｕ字形のＵ形溝を平行に複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜を形成した四角形の前面ガラス基板と、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に、波状の平行溝を複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜を形成した四角形の後面ガラス基板とを、Ｕ形溝と波状の平行溝とが直交し、内面側でＵ形溝と波状の平行溝とがそれぞれの蛍光体塗膜を挟んで接触するように重ね合わせ、予め排気管等部材を封着したガラス枠を挟んで、外周部分を溶着してランプ封体を形成するものとし、Ｕ形溝が横長となる向きでランプ封体を立てて設置したとき、設置上側となるガラス枠に、排気管を封着し、設置横側となる対向するガラス枠に、複数組の円筒電極を溶接した点灯用導入線を、それぞれ、二列のＵ形溝の間に形成されたトンネル状の空洞を挟んで対向するように封着し、設置下側となるガラス枠に、一組又は複数組のヒータ線を接続したヒータ用導入線を封着した構造とするものである。

では、個々の手段について説明する。大面積でも外気圧に耐えられる構造の平面蛍光ランプを実現するための手段として、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に断面が略Ｕ字形のＵ形溝を平行に複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜を形成した四角形の前面ガラス基板と、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に波状の平行溝を複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜を形成した四角形の後面ガラス基板とを、Ｕ形溝と波状の平行溝とが直交し、内面側でＵ形溝と波状の平行溝とがそれぞれの蛍光体塗膜を挟んで接触するように重ね合わせ、予め排気管等部材を封着したガラス枠を挟んで、外周部分を溶着してランプ封体を形成することで、優れた耐圧性能を実現し、課題を解決するものである。

表面輝度が均一な平面蛍光ランプを実現するための手段として、平面蛍光ランプの設置横側となる対向するガラス枠に、複数組の円筒電極を溶接した点灯用導入線を、それぞれ、二列のＵ形溝の間に形成されるトンネル状の空洞を挟んで対向するように封着した構造とし、点灯用導入線に電圧を加え放電させ、トンネル状の空洞内の蛍光体塗膜を発光させることで、Ｕ形溝と波状の平行溝とがそれぞれの蛍光体塗膜を挟んで接触するように重ね合わせたことで生じた蛍光体塗膜の非発光部によるＵ形溝底部の部分的な輝度低下を、Ｕ形溝壁面の発光によって補い、平面蛍光ランプとしての表面輝度を均一なものとし、課題を解決するものである。

低温でも明るく発光可能な平面蛍光ランプを実現するための手段として、平面蛍光ランプの設置下側となるガラス枠に、一組又は複数組のヒータ線を接続したヒータ用導入線を封着し、通電して、消灯時にランプ設置下側に滞留した封入水銀を加熱し、氷点下においても十分に蒸発させ、蛍光体塗膜を明るく発光させることで、課題を解決するものである。

本発明は、後記する発明を実施するための最良の形態の実現によって、前記した課題を解決するための手段を実行することで、大面積でも外気圧に耐えられる構造で、表面輝度が均一で、低温でも明るく発光可能な、大型液晶テレビ等を対象とした大型バックライト用の平面蛍光ランプを実現する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、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に断面が略Ｕ字形のＵ形溝を平行に複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜を形成した四角形の前面ガラス基板と、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に波状の平行溝を複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜を形成した四角形の後面ガラス基板とを、Ｕ形溝と波状の平行溝とが直交し、内面側でＵ形溝と波状の平行溝とがそれぞれの蛍光体塗膜を挟んで接触するように重ね合わせ、予め排気管等部材を封着したガラス枠を挟んで、外周部分を溶着してランプ封体を形成するものとし、Ｕ形溝が横長となる向きでランプ封体を立てて設置したとき、設置上側となるガラス枠に、排気管を封着し、設置横側となる対向するガラス枠に、複数組の円筒電極を溶接した点灯用導入線を、それぞれ、二列のＵ形溝の間に形成されたトンネル状の空洞を挟んで対向するように封着し、設置下側となるガラス枠に、一組又は複数組のヒータ線を接続したヒータ用導入線を封着した構造としたものであり、大面積でも外気圧に耐えられる構造で、表面輝度が均一で、低温でも明るく発光可能な平面蛍光ランプを実現するものである。

本発明を実施するための最良の形態としての実施例１は、図１、図２及び図３に示すように、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に断面が略Ｕ字形のＵ形溝を平行に複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜４を形成した四角形の前面ガラス基板１と、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に波状の平行溝を複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜５を形成した四角形の後面ガラス基板２とを、Ｕ形溝と波状の平行溝とが直交し、内面側でＵ形溝と波状の平行溝とが蛍光体塗膜４と蛍光体塗膜５を挟んで接触するように重ね合わせ、予め排気管等部材を封着したガラス枠３を挟んで、外周部分を溶着してランプ封体を形成するものとし、Ｕ形溝が横長となる向きでランプ封体を立てて設置したとき、設置上側となるガラス枠３に、排気管６を封着し、設置横側となる対向するガラス枠３に、複数組の円筒電極８を溶接した点灯用導入線７を、それぞれ、二列のＵ形溝の間に形成されたトンネル状の空洞を挟んで対向するように封着し、設置下側となるガラス枠３に、一組又は複数組のヒータ線１０を接続したヒータ用導入線９を封着した構造としたものであり、大面積でも外気圧に耐えられる構造で、表面輝度が均一で、低温でも明るく発光可能な平面蛍光ランプを実現するものである。尚、ランプ封体形成のための外周部分の溶着は、フリットガラスを介して行った方が容易である。ここで、実施例１では、ランプ封体の所定の厚さの範囲で、Ｕ形溝の深さを波状の平行溝の深さより深く設定して、トンネル状の空洞の断面積を大きくするように配慮している。

では、実施例１について更に詳細に説明する。大面積でも外気圧に耐えられる構造の平面蛍光ランプ実現のための最良の形態は、図１、図２及び図３に示すように、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に断面が略Ｕ字形のＵ形溝を平行に複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜４を形成した四角形の前面ガラス基板１と、外周の溶着部分と円筒電極等部材取り付け部分を除いた範囲に波状の平行溝を複数列形成し、内面側の溶着部分を除いた範囲に蛍光体塗膜５を形成した四角形の後面ガラス基板２とを、Ｕ形溝と波状の平行溝とが直交し、内面側でＵ形溝と波状の平行溝とが蛍光体塗膜４と蛍光体塗膜５を挟んで接触するように重ね合わせ、予め排気管等部材を封着したガラス枠３を挟んで、外周部分を溶着してランプ封体を形成した構造としたものであり、Ｕ形溝を平行に複数列形成したことで前面ガラス基板１を補強し、波状の平行溝を複数列形成したことで後面ガラス基板２を補強し、Ｕ形溝と波状の平行溝を直交させ、内面側でＵ形溝と波状の平行溝とが蛍光体塗膜４と蛍光体塗膜５を挟んで接触するようにしたことで、ランプ封体の耐圧性能を優れたものとし、大面積でも外気圧に耐えられる構造の平面蛍光ランプを実現するものである。

排気管６形成の最良の形態は、図１及び図２に示すように、平面蛍光ランプの設置上側となるガラス枠３に、ガラス管を封着して、排気管６としたものであり、平面蛍光ランプの排気と、ネオン、アルゴン等の不活性ガス（図示省略）と水銀（図示省略）の封入を可能とするものである。又、設置上側に封着した効果で、排気管６への水銀の侵入と滞留を防止できる。尚、図１及び図２に示す排気管６は、封止済みの形態を示したものである。

表面輝度が均一な平面蛍光ランプ実現のための最良の形態は、図１、図２及び図３に示すように、平面蛍光ランプの設置横側となる対向するガラス枠３に、三組の円筒電極７を溶接した点灯用導入線７を、それぞれ、二列のＵ形溝の間に形成されたトンネル状の空洞を挟んで対向するように封着した構造としたものであり、別に用意した三台の点灯装置（図示省略）によって、点灯用導入線７に電圧を加えることで、三組の円筒電極８の間で、三列の蛍光放電が発生する。即ち、トンネル状の空洞を貫通するように三列のグロー放電が走り、水銀蒸気が紫外線を発し、トンネル状の空洞内の蛍光体塗膜４が発光することとなり、同時に波状の平行溝の内面に形成した蛍光体塗膜５も発光することとなる。尚、Ｕ形溝と波状の平行溝とが蛍光体塗膜４と蛍光体塗膜５を挟んで接触した部分に、蛍光体塗膜４と蛍光体塗膜５の非発光部が生じ、この非発光部がＵ形溝底部の輝度を低下させることとなるが、Ｕ形溝壁面の発光によって輝度を補うことで、表面輝度が均一な平面蛍光ランプを実現できることとなる。ここで、平面蛍光ランプの面積を拡大するときは、Ｕ形溝と波状の平行溝の列を増加し、円筒電極８を溶接した点灯用導入線７を三組から更に増加させればよい。

前記したように、前面ガラス基板１に、波状の平行溝ではなくＵ形溝を形成した理由は、Ｕ形溝の方がトンネル状の空洞の幅を広く設定でき、円筒電極８を溶接した点灯用導入線７が一組で発光させられる蛍光体塗膜の面積をより大きくできることで、平面蛍光ランプの発光効率を高めることが可能だからである。又、前記したように、ランプ封体の所定の厚さの範囲で、Ｕ形溝の深さを波状の平行溝の深さより深く設定して、トンネル状の空洞の断面積を大きくすることでも、平面蛍光ランプの発光効率を高めることが可能となる。更に、丸管の蛍光ランプについてではあるが、古文献（文献名不詳）に、管径を部分的に複数箇所絞ることで輝度を増加できる。との記載があり、本発明による平面蛍光ランプの後面ガラス基板２の波状の平行溝が、同様の効果を生むものと期待できる。ここで、平面蛍光ランプの前面に光拡散板を装着し、後面に光反射板を装着することで、更に発光効率を高め、表面輝度を均一なものとすることが可能となる。

ここで、低温でも明るく発光可能な平面蛍光ランプ実現のための最良の形態を説明する前に、蛍光ランプの低温点灯について説明する。周囲温度が氷点下の場合、一般的に蛍光ランプは明るい点灯が困難となる。理由は、ランプ内部の水銀が氷点下では十分に蒸発しないため、紫外線の発生が少なく、蛍光体塗膜が十分に発光しないからである。特に、平面蛍光ランプでは、点灯中に蒸発していた水銀が、ランプ消灯時には冷えて落下し、ランプ設置下側に滞留するため、設置上側には水銀がほとんど存在しなくなるので、再点灯が非常に困難となる。

低温でも明るく発光可能な平面蛍光ランプ実現のための最良の形態は、図１及び図２に示すように、平面蛍光ランプの設置下側となるガラス枠３に、ヒータ線１０を接続したヒータ用導入線９を封着した構造としたものであり、ヒータ用導入線９を通してヒータ線１０に通電することで、消灯時にランプ設置下側に滞留した水銀を加熱し、十分に蒸発させることが可能となり、低温でも明るく発光可能な平面蛍光ランプを実現できることとなる。尚、平面蛍光ランプの面積を拡大するときは、ヒータ線１０を接続したヒータ用導入線９を一組から複数組に増加させればよい。ここで、ヒータ線１０は、図１及び図２に示すような丸線か又は帯線とし、弛み防止のため板ばね１１を介して接続することが望ましい。ヒータ線の材質は、タングステン、モリブデン等が一般的であるが、特に、ジルコニウムが最適である。ジルコニウムは、略２００℃から略６００℃の範囲においてゲッタ作用を起こすので、ジルコニウムを使用することで、ヒータ作用と共に、ゲッタ作用によりランプ内の残留有害ガスである二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気等を除去することが可能となり、平面蛍光ランプの性能と品質の更なる向上が期待できるものである。

最近、日本、韓国及び台湾における液晶表示器の開発競争は、益々活発なものになってきており、液晶表示器と、そのバックライトは、産業として益々発展して行くものと思われる。本発明による平面蛍光ランプが、開発に成功し、量産化できれば、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。

本発明による平面蛍光ランプの実施例１を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ 前面ガラス基板
２ 後面ガラス基板
３ ガラス枠
４ 蛍光体塗膜（前面ガラス基板側）
５ 蛍光体塗膜（後面ガラス基板側）
６ 排気管
７ 点灯用導入線
８ 円筒電極
９ ヒータ用導入線
１０ ヒータ線
１１ 板ばね

Claims (6)

1. 溶着される外周部分を除いた部分に断面が略Ｕ字形のＵ形溝が略平行に複数列形成されるとともに内面側には蛍光体塗膜（４）が形成された前面ガラス基板（１）と、溶着される外周部分を除いた部分に波状の平行溝が複数列形成されるとともに内面側には蛍光体塗膜（５）が形成された後面ガラス基板（２）とを、互いに略直交するように配置されたＵ形溝と波状の平行溝とがそれぞれに形成された蛍光体塗膜（４，５）を介して接触するようにして、ガラス枠（３）を介して溶着することでランプ封体が形成され、
   前記ランプ封体をＵ形溝が横長となる向きになるように立てて設置したときに、上側の前記ガラス枠（３）には排気管（６）が封着され、横側において対向する前記ガラス枠（３）には、１または複数組の対向する円筒電極（８）にそれぞれ接続された１または複数組の点灯用導入線（７）が封着されることを特徴とする平面蛍光ランプ。
2. 前記ランプ封体をＵ形溝が横長となる向きになるように立てて設置したときに、横側において対向する前記ガラス枠（３）には、隣接するＵ形溝の間にそれぞれ構成される複数のトンネル状の空洞部をそれぞれ挟むように対向する複数組の前記円筒電極（８）にそれぞれ接続された複数組の前記点灯用導入線（７）が封着されることを特徴とする請求項１に記載の平面蛍光ランプ。
   
3. 前記前面ガラス基板（１）に光拡散板が装着され、前記後面ガラス基板（２）に光反射板が装着されることを特徴とする請求項１に記載の平面蛍光ランプ。
4. 前記前面ガラス基板（１）のＵ形溝の深さが前記後面ガラス基板（２）の波状の平行溝の深さよりも深くなるように、前記前面ガラス基板（１）および前記後面ガラス基板（２）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の平面蛍光ランプ。
5. 前記ランプ封体をＵ形溝が横長となる向きになるように立てて設置したときに、下側の前記ガラス枠（３）には、１または複数のヒータ線（１０）が接続された１または複数組のヒータ用導入線（９）が封着されることを特徴とする請求項１に記載の平面蛍光ランプ。
6. 前記ヒータ線（１０）の材質を、ジルコニウムとしたことを特徴とする請求項５に記載の平面蛍光ランプ。
   

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