(57)【要約】  長寿命の熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトでも始動時間を短くすることができるものを提供する。  熱陰極蛍光ランプ１０を備えたバックライト１００である。熱陰極蛍光ランプ１０は、バルブ１２と、フィラメント１４と、フィラメント１４を保持する一対のリード線１３とから構成されており、熱陰極蛍光ランプ１０には、黒化抑制手段５０が設けられている。黒化抑制手段５０は、フィラメント１４の予熱時において熱電子の放射後（５７）から黒化形成領域５１に達する前（５５）の間に、一対のリード線１３の間にて端子間グロー５２を発生させるフィラメント１４によって実現されている。
2008139711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトであって、
前記熱陰極蛍光ランプは、
内面に蛍光体が形成されたバルブと、
前記バルブ内に設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、
前記フィラメントを保持する一対のリード線と
から構成されており、
前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、
前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている、バックライト。
【請求項２】
前記バックライトは、さらに、点灯回路を備えており、
前記点灯回路は、
前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、
前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路と
から構成されている、請求項１に記載のバックライト。
【請求項３】
前記バックライトは、直下型の画像表示装置用のバックライトであることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
【請求項４】
前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプであることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
【請求項５】
前記熱陰極蛍光ランプの一本における一対の電極のうちの一個の前記フィラメントに１０．０ｍｇ以上のエミッタが塗布されていることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
【請求項６】
前記フィラメントは、四重コイルからなることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
【請求項７】
熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトの始動方法であって、
前記熱陰極蛍光ランプが有するフィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記フィラメントを保持する一対のリード線の間において端子間グロー放電を発生させ、それによって、前記熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制していることを特徴とする、バックライトの始動方法。
【請求項８】
前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプであることを特徴とする、請求項７に記載のバックライトの始動方法。
【請求項９】
公称寿命２万時間以上の熱陰極蛍光ランプであって、
前記熱陰極蛍光ランプは、
内面に蛍光体が形成されたバルブと、
前記バルブ内に設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、
前記フィラメントを保持する一対のリード線と
から構成されており、
前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、
前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている、熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記熱陰極蛍光ランプは、照明用であることを特徴とする、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１１】
前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプであることを特徴とする、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１２】
前記熱陰極蛍光ランプの一本における一対の電極のうちの一個の前記フィラメントに１０．０ｍｇ以上のエミッタが塗布されていることを特徴とする、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１３】
前記フィラメントは、四重コイルからなることを特徴とする、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１４】
熱陰極蛍光ランプと、前記熱陰極蛍光ランプとを備える照明装置であって、
前記熱陰極蛍光ランプは、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプであり、
前記点灯回路は、
前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、
前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路と
から構成されている、照明装置。
【請求項１５】
公称寿命２万時間以上の熱陰極蛍光ランプの始動方法であって、
前記熱陰極蛍光ランプが有するフィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記フィラメントを保持する一対のリード線の間において端子間グロー放電を発生させ、それによって、前記熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制していることを特徴とする、熱陰極蛍光ランプの始動方法。
【請求項１６】
前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプであることを特徴とする、請求項１５に記載の熱陰極蛍光ランプの始動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超寿命な熱陰極蛍光ランプ及びその始動方法に関し、特に、大画面テレビ用のバックライト、照明装置及びその始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶ディスプレイのバックライトユニットの光源としては、冷陰極蛍光ランプが主に採用されている。冷陰極蛍光ランプは、細径化に適しているので、薄型化が要求されるバックライトユニットの光源として用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５６−７３８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、液晶ディスプレイの大型化が進んでおり、これに伴ってバックライトユニットも大型化してきている。このバックライトユニットの大型化により、光源として冷陰極蛍光ランプを用いると、ランプ使用本数を増やさねばならず、点灯回路が複雑になるとともに、消費電力が高くなることが危惧されている。【０００４】
さらに説明すると、冷陰極蛍光ランプは、他のランプと比べて駆動に必要な電圧（駆動電圧）が大きく、高圧な電源を用いることが必要である。特に、画面サイズが３２インチを超えるような大型の液晶ディスプレイ（例えば、３２インチ、４２インチ、４６インチ、６５インチまたはそれ以上の液晶ディスプレイ）が最近登場しているため、ランプ長はより長くなり、その分、駆動電圧はさらに高圧化する傾向が強くなっている。【０００５】
また、冷陰極蛍光ランプは、１本当たりに投入する電力が小さいため、画面輝度を確保するためには本数を多くする必要があり、それゆえに、部品コストが増大するとともに、組み立て工数がかかるという問題が顕在化する可能性が高い。【０００６】
そのような中、冷陰極蛍光ランプよりも高効率・高出力である熱陰極蛍光ランプをバックライトユニットの光源として採用することが検討され始めている。熱陰極蛍光ランプを採用することで、上述した特長により、消費電力を抑えるとともに、ランプ本数を削減することで、点灯回路の簡素化・部品コストダウン・組み立て工数削減が期待できる。しかしながら、バックライトとしては冷陰極蛍光ランプの開発・研究が今日に至るまで盛んに行われた結果、熱陰極蛍光ランプの欠点が克服されていないのが実情である。【０００７】
まず、熱陰極蛍光ランプは、バックライト用の光源として使用する場合において、冷陰極蛍光ランプと比べて寿命が短いという欠点を有している。これは、熱陰極蛍光ランプのフィラメントに塗布したエミッタが飛散してしまうことが原因で生じるものであり、通常、数千時間で寿命がきてしまう。これでは、一般照明用としては十分な寿命であっても、２万時間以上の寿命が要求されるバックライト用の光源としては不十分となる。【０００８】
そこで、本願出願人は、熱陰極蛍光ランプの寿命を長くするために、フィラメントを長くして、そこにより多くのエミッタを塗布する研究・開発を行い、２万時間以上の長い寿命を確保した熱陰極蛍光ランプを作製することに成功した（例えば、特願２００６−１６９２０４号参照）。【０００９】
しかしながら、フィラメントが長くなった影響で、フィラメントの熱容量が大きくなってしまい、予熱時間（すなわち、フィラメントが適正温度まで上がる時間）が長くなってしまう問題が新たに生じることが本願発明者の研究で明らかとなった。冷陰極蛍光ランプでは基本的に予熱が不要であるが、熱陰極蛍光ランプでは、始動時のフィラメントへのダメージを緩和するために予熱が必要であり、それゆえ、始動時にフィラメントに予熱電流を流すことは重要な始動ステップである。【００１０】
予熱時間が長くなると、必然的にバックライトが点灯するまでの時間（始動時間）が長くなり、したがって、画像表示装置（例えば、液晶ディスプレイ）のスタートアップ時間も遅くなってしまう。それでは、熱陰極蛍光ランプの長寿命が実現できた後でも、始動時間の短い冷陰極蛍光ランプに対して、依然として欠点を有していることとなり、その問題を解決することが望まれる。【００１１】
また、最近、照明用熱陰極蛍光ランプでも長寿命化がトレンドとなっており、バックライトと同様に公称寿命２万時間以上の長寿命になると前記バックライトと同様に点灯するまでの始動時間が長くなるという課題が発生することになり、従来の照明用蛍光ランプに比べて欠点を有する。【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、始動時間を短くすることが可能な熱陰極蛍光ランプ、当該熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトや照明装置及びその始動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のバックライトは、熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトであり、前記熱陰極蛍光ランプは、内面に蛍光体が形成されたバルブと、前記バルブ内に設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、前記フィラメントを保持する一対のリード線とから構成されており、前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている。【００１４】
ある好適な実施形態において、前記バックライトは、さらに、点灯回路を備えており、前記点灯回路は、前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路とから構成されている。【００１５】
ある好適な実施形態において、前記バックライトは、直下型の画像表示装置用のバックライトである。【００１６】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプである。【００１７】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプの一本における一対の電極のうちの一個の前記フィラメントに１０．０ｍｇ以上のエミッタが塗布されている。【００１８】
ある好適な実施形態において、前記フィラメントは、四重コイルからなる。【００１９】
ある実施形態において、前記バックライトは、３２インチから４６インチの画面サイズの液晶ディスプレイ用の光源であり、前記筐体に、前記熱陰極蛍光ランプは４本から６本配置されている。【００２０】
本発明のバックライトの始動方法は、熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトの始動方法であり、前記熱陰極蛍光ランプが有するフィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記フィラメントを保持する一対のリード線の間において端子間グロー放電を発生させ、それによって、前記熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制している。【００２１】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプである。【００２２】
本発明の熱陰極蛍光ランプは、公称寿命２万時間以上の熱陰極蛍光ランプであり、前記熱陰極蛍光ランプは、内面に蛍光体が形成されたバルブと、前記バルブ内に設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、前記フィラメントを保持する一対のリード線とから構成されており、前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている。【００２３】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、照明用である。【００２４】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプである。【００２５】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプの一本における一対の電極のうちの一個の前記フィラメントに１０．０ｍｇ以上のエミッタが塗布されている。【００２６】
ある好適な実施形態において、前記フィラメントは、四重コイルからなる。【００２７】
本発明の照明装置は、熱陰極蛍光ランプと、前記熱陰極蛍光ランプとを備える照明装置であり、前記熱陰極蛍光ランプは、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプであり、前記点灯回路は、前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路とから構成されている。【００２８】
本発明の熱陰極蛍光ランプの始動方法は、公称寿命２万時間以上の熱陰極蛍光ランプの始動方法であり、前記熱陰極蛍光ランプが有するフィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記フィラメントを保持する一対のリード線の間において端子間グロー放電を発生させ、それによって、前記熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制している。【００２９】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のバックライトによれば、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントを有する熱陰極蛍光ランプに、黒化抑制手段が設けられており、その黒化抑制手段は、フィラメントの予熱時において熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されているので、予熱電流を多くして予熱時間を短縮したとしても、黒化を抑制することができる。すなわち、端子間グロー放電を発生することにより、黒化が抑制されるので、予熱電流を多くすることができ、その結果、始動時間を短縮化することができる。【００３１】
特に、長寿命ランプの熱陰極蛍光ランプ（例えば、四重コイルにしてフィラメント長を長くした熱陰極蛍光ランプ）は、フィラメントの熱容量が大きくなっているために、始動時間が長くなる傾向があるが、本発明のバックライトによれば、黒化形成領域に達する前に端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現された黒化抑制手段があるため、新たな部品を導入しなくても、始動時間を短縮したバックライトを提供することができる。【００３２】
本発明の熱陰極蛍光ランプによれば、黒化抑制手段が設けられており、その黒化抑制手段は、フィラメントの予熱時において熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されているので、予熱電流を多くして予熱時間を短縮したとしても、黒化を抑制することができる。すなわち、端子間グロー放電を発生することにより、黒化が抑制されるので、予熱電流を多くすることができ、その結果、始動時間を短縮化することができる。【００３３】
本発明の照明装置によれば、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントを有する熱陰極蛍光ランプに、黒化抑制手段が設けられており、その黒化抑制手段は、フィラメントの予熱時において熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されているので、予熱電流を多くして予熱時間を短縮したとしても、黒化を抑制することができる。すなわち、端子間グロー放電を発生することにより、黒化が抑制されるので、予熱電流を多くすることができ、その結果、始動時間を短縮化することができる。【００３４】
本発明の熱陰極蛍光ランプの始動方法によれば、黒化形成領域に達する前に端子間グロー放電を発生させるため、始動時間を短縮して熱陰極蛍光ランプを始動できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係るバックライト１００及び点灯回路の構成を説明するための図
【図２】本発明の実施形態に係る熱陰極蛍光ランプ１０を模式的に示す断面図
【図３】本発明の実施形態に係るバックライト１００の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施形態に係るバックライト１００の構成を示す上面図
【図５】本発明の実施形態に係るバックライト１００の構成を説明するための分解斜視図
【図６】（ａ）から（ｃ）は、始動時のフィラメント温度Ｔｆと通電時間（ｔ）の関係を模式的に表したグラフ
【図７】（ａ）から（ｃ）は、再始動時のフィラメント温度Ｔｆと通電時間（ｔ）の関係を模式的に表したグラフ
【図８】（ａ）および（ｂ）は、始動時のフィラメント温度Ｔｆと通電時間（ｔ）の関係を模式的に表したグラフ
【図９】本発明の実施例の結果を示すグラフ
【図１０】本発明の実施例の結果を示すグラフ
【図１１】本発明の実施例の結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００３６】
１０ 熱陰極蛍光ランプ
１１ 電極
１２ バルブ
１３ リード線
１４ フィラメント
１５ ビーズガラス
１６ 封止部
１７ 排気管
１８ 口金
２０ 筐体
２１ 反射板
２２ 補助反射板
２３ 反射シート
２４ 支柱
３０ 光学シート
３１ 偏向シート
３２ レンズシート
３３ 拡散シート
３４ 拡散板
４０ フィラメント予熱回路
４５ ランプ電力供給回路
５０ 黒化抑制手段
５１ 黒化形成領域
５２ 端子間グロー放電
６０ 液晶パネル
６２ 上カバー
６５ 画像表示領域
７０ 点灯回路
７２ 下カバー
７５ ランプホルダ
１００ バックライト
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本願発明者は、大画面化が益々加速する液晶ディスプレイ用のバックライトに好適なものは、現在主流の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）を用いたものでなく、冷陰極蛍光ランプと比べて１本あたりに大出力の電力を投入できる熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）を用いたものに移行すると考え、研究開発を行っていた。そのように移行すると考えた理由は、熱陰極蛍光ランプの「高出力」という特徴を生かすことで、液晶テレビにおけるコントラスト比を大きくすることができ、動画を含めた高画質化が可能となるとともに、冷陰極蛍光ランプに比べ、バックライトとして使用するランプの本数が大幅に削減でき、コストダウンが可能であるからである。【００３８】
このような開発の中、本願発明者は、寿命の問題を解決した長寿命の熱陰極蛍光ランプにおいて、フィラメントの熱容量が大きくなる原因から始動時間が長くなるという問題の解決に取り組んでいた。しかしながら、長寿命の熱陰極蛍光ランプを実現するためには、多くのエミッタを塗布するためにフィラメントを長くすることが必要であり、そうすると、必然的にフィラメントの熱容量が大きくなってしまう。つまり、熱容量の増大による始動時間が多くなることは、長寿命の熱陰極蛍光ランプと密接に関係した問題であり、この問題を、ある程度の低コストで、かつ、ランプ構造や点灯回路を簡単な構成のものを維持したまま解決するのは至難のことであった。【００３９】
本願発明者は、通常は適切でない放電とされるグロー放電を意図的に発生させれば、予熱時間を短くするために予熱電流を大きくしても、黒化形成領域に入ることなく、すなわち、熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制できることを鋭意研究して見出し、本発明に至った。【００４０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。【００４１】
まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るバックライト１００について説明する。図１は、本実施形態のバックライト１００及び点灯回路（４０，４５）の構成を説明するための図であり、図２は、バックライト１００に含まれている熱陰極蛍光ランプ１０の構成を示す断面図である。【００４２】
本実施形態のバックライト１００は、熱陰極蛍光ランプ１０と、熱陰極管を収納する筐体（不図示）とから構成されている。熱陰極蛍光ランプ１０は、特に、図２に示すように、内面に蛍光体（不図示）が形成されたバルブ１２と、バルブ１２内に設けられたフィラメント１４と、フィラメント１４を保持する一対のリード線１３とから構成されている。フィラメント１４には、熱電子を放出するエミッタ（不図示）が塗布されている。【００４３】
本実施形態の構成においては、熱陰極蛍光ランプ１０には、黒化抑制手段５０が設けられており、その黒化抑制手段５０は、フィラメント１４の予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、端子間グロー放電を発生させるフィラメント１４によって実現されている。【００４４】
ここで本実施形態における「端子間グロー放電」とは、通常点灯時にランプ両端の間に発生するアーク放電とは異なり、フィラメント１４を包み込むような感じで一対のリード線１３の間（端子間）で発生するグロー放電である。【００４５】
図１に示すように、本実施形態のバックライト１００に用いられる点灯回路は、フィラメント１４の予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路４０と、熱陰極蛍光ランプ１０の点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路４５とを含んでおり、熱陰極蛍光ランプ１０は、フィラメント予熱回路４０とランプ電力供給回路４５とに電気的に接続されている。【００４６】
そして、本実施形態のバックライト１００を始動する場合には、フィラメント予熱回路４０から予熱電流がフィラメント１４に流れて、フィラメント１４の予熱が行われる。その時に、フィラメント１４の予熱に伴って、フィラメント１４に塗布されたエミッタから熱電子が放射し、そこから黒化形成領域に達する前までの間に、意図的に、端子間グロー放電を発生させる。その意図的な端子間グロー放電によって、熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制する。【００４７】
つまり、フィラメント１４に流す予熱電流は、フィラメント１４のエミッタから熱電子が放射した後、黒化形成領域に達する前までの間に、端子間グロー放電が発生するように設定された電流値であり、この電流値は、後述のパラメータ（フィラメントに使用される素線（例えばタングステン線）の径や長さ等）との関係で決定される。【００４８】
付言すると、端子間グロー放電は、水銀発光を伴った放電であり、水銀発光を伴わずに予熱によりフィラメントが赤くなるだけの状態とは異なるものである。なお、熱陰極蛍光ランプ１０における黒化形成領域と、意図的に端子間グロー放電を発生させる機構（黒化抑制手段５０）との詳しい説明は後述する。
次に、図２に加えて、図３から図５も参照しながら、本実施形態のバックライト１００の好適な構成例について説明する。図３および図４は、それぞれ、本実施形態のバックライト１００の構成を示す断面図および上面図である。図５は、本実施形態のバックライト１００の構成を説明するための分解斜視図である。【００４９】
図２に示した本実施形態の熱陰極蛍光ランプ１０は、バックライト用として用いられるので、長寿命のものが使用される。好ましくは、熱陰極蛍光ランプ１０は、公称寿命１．２万時間以上のランプであり、さらに好ましくは、公称寿命２万時間以上、または、３万時間以上のランプである。なお、ディスプレイとして従来から広く普及している陰極管（ＣＲＴ）装置の寿命は、約２００００時間であるので、それ以上の寿命（例えば、５００００時間またはそれ以上）があるランプであることが望まれる。【００５０】
寿命の定義としては大きく２つの要素があり、１つはランプの明るさの減退率（いわゆる輝度維持率）と不点灯である。バックライトとしての使用を想定すると、熱陰極蛍光ランプの寿命が律則するのは電極フィラメントに形成された熱電子放射性物質（エミッタ）の枯渇による不点である。寿命を推定するには、複数のランプを所定の点灯条件（ランプの定格電流における連続点灯試験）のライフ試験に掛け、ある一定時間（例えば、１００時間、５００時間、１０００時間、２０００時間、５０００時間）点灯後のランプを順次破壊、または、非破壊によりエミッタの残存量を随時測定し、初期からの消耗量（消耗速度）を測定する。これらの結果を基に、点灯経過時間とエミッタ消耗量（または、エミッタ残存量）の関係をプロットし、１次関数によりフィッティングを行うことで、寿命を推定することができる。なお、公称寿命は、前記の取得データを基に消耗量のばらつき、測定ばらつき、製造ばらつき（いずれも標準偏差の３倍：３シグマを基準）を鑑みて決定される。【００５１】
図示した熱陰極蛍光ランプ１０は、直管状のガラスバルブ１２と、ガラスバルブ１２の両端に配設された一対の電極１１とから構成されている。【００５２】
ガラスバルブ１２は、ソーダ石灰ガラス製、または、バリウム・ストロンチウムシリケート（軟化点６７５℃の軟質ガラス）製である。バルブ１２の寸法を例示すると、３２インチ用としては、バルブ１２の外径１５．５ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、長さ７３０ｍｍである。４５インチ用としては、バルブ１２の外径２０ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、長さ１０１０ｍｍである。６５インチ用としては、バルブ１２の外径２０ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、長さ１４９９ｍｍである。なお、１０５インチ用としては、バルブ１２の外径２０ｍｍ、肉厚０．９ｍｍ、長さ２３６７ｍｍである。なお、バルブの肉厚は、１．０ｍｍにすることもできる。【００５３】
ガラスバルブ１２の内面には蛍光体（不図示）が塗布されている。より具体的には、ガラスバルブ１２の内面１２ａには、アルミナからなる保護膜が形成されており、その保護膜の上に蛍光体層が積層されている。蛍光体層を構成する蛍光体は、例えば、赤（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）、緑（ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ3）および青（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ，Ｍｎ）の各色を発光する希土類蛍光体を混合したものを用いることができる。なお、蛍光体は、他の希土類蛍光体を用いることができる。例えば、赤として、（Ｙ,Ｌａ）2
Ｏ3：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎ、緑として、ＣｅＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｔｂ、ＧｄＭｇＢ2Ｏ10：Ｃｅ，Ｔｂ、青として、（Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6Ｃl2：Ｅｕを挙げることができる。【００５４】
ガラスバルブ１２内には、水銀と、希ガスが封入されている。本実施形態では、ガラスバルブ１２内に、約５ｍｇの水銀（不図示）と、緩衝用希ガスとして常温における圧力５００Ｐａのアルゴン（Ａｒ）が封入されている。なお、バルブ１２内に封入する水銀は、水銀単体の他に、例えば、亜鉛水銀、スズ水銀、ビスマス、インジウム水銀などのアマルガムの形態で封入することもできる。【００５５】
また、希ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）の混合比率が１００％のものの他、アルゴン（Ａｒ）にクリプトン（Ｋｒ）を混合したものを用いることもできる。クリプトン（Ｋｒ）の混合比（分圧比）は、例えば、２０％〜６０％であり、一例として、アルゴン：クリプトン＝５０％：５０％の混合ガス（ガス圧６００Ｐａ）を挙げることができる。【００５６】
本実施形態における電極１１は、フィラメント１４と、フィラメント１４を保持する一対のリード線１３と、この一対のリード線１３を保持するビーズガラス１５とから構成されている。ビーズガラス１５は、ビーズマウントとも称される。図示した電極１１は、いわゆるガラスビーズマウント方式のものである。【００５７】
フィラメント１４は、タングステン製であり、本実施形態では、長寿命ランプにするためにエミッタ塗布量を大きくするように複雑なコイル形状としている。すなわち、太いタングステン線の周囲にゆるく覆うように細いタングステン線を巻つけて長い籠状の構造体を形成し、この構造体を螺旋状に巻いたものが二重コイルと称される。フィラメント１４は前記二重コイルをいまいちど螺旋状に巻いて三重コイルとしたもの、または前記三重コイルをさらに螺旋状に巻いて四重コイルとしたものである。フィラメント１４が三重コイルの場合、三重目のコイルが３〜７ターンの電極コイルである。またフィラメント１４が四重コイルの場合、２〜４ターンの電極コイルである。【００５８】
フィラメント１４に塗布されるエミッタは、例えば、ストロンチウム、カルシウム、バリウムの酸化物である。本実施形態では、長寿命ランプを実現するために、フィラメント１４に塗布するエミッタ量を多くするようにしており、本実施形態では、熱陰極蛍光ランプ１０の一本あたり、一対の電極のうちの一つのフィラメント１４に１０．０ｍｇ以上のエミッタを塗布している。なお、希ガスの構成をアルゴン１００％でなく、アルゴンよりも原子量の大きいクリプトンを所定混合比で混入させると、エミッタがフィラメント１４から飛散し難くなり、その技術的意味でランプ寿命を長くすることができる。【００５９】
図示した電極１１は、ガラスバルブ１２の封止部１６にてピンチ封止されている。また、ガラスバルブ１２の少なくとも一方の端部には、排気管１７が封着されている。この排気管１７は、バルブ１２内を排気したり、希ガスを封入したりする時に使用され、その排気・封入の後に封着されたものである。【００６０】
ガラスバルブ１２の端部には、封止部１６や排気管１７を覆うように口金１８が設けられている。なお、封止部１６から外へ延びたリード線１３と口金１８との結線手法は、ランプ１０の仕様に合わせて適宜決定すればよい。例えば、口金１８の端面（紙面の左側と右側の端面）に、バックライトユニットへの取付け用のピンを配置し、そのピンとリード線１３との結線を行うようにすることもできるし、あるいは、取付け用のピンを口金１８の側面の一部（例えば、紙面正面側の円筒の一部）に配置し、そのピンとの結線を行うことも可能である。【００６１】
熱陰極蛍光ランプ１０は、低圧水銀蒸気放電を応用したランプであり、ガラス管はランプの消費電力に適した直径と長さに設計され、直管および環形、Ｕ字形などがある。管の内壁には蛍光体が塗布されるが、蛍光体とガラスと間には化学反応による特性の劣化を防ぐための保護膜（酸化アルミナやシリカ粉末など）が施される。電極となるフィラメントはタングステンの二重、または、三重コイルが一般的で、フィラメントには電子放射性物質であるエミッタが塗布されている。管内には液体水銀（または水銀アマルガム、合金）とバッファとしての希ガスが封入される。希ガスとしては一般にアルゴンが用いられることが多いが、ランプの構造や種類によってはクリプトンやネオンなどの混合ガスを用いることもある。【００６２】
発光の原理は、電子放出物質が塗布されている電極からは、放電（および電極を加熱する別の手段を講じ）により熱電子が放出されるだけの温度を維持することで、電子が供給されアーク放電を維持することができる（これは、冷陰極と大きく異なる点である）。この放電により得られた水銀原子の転移スペクトルのうち、主に２５４ｎｍの紫外線を蛍光体の励起線として利用することで可視光に転換して利用している。【００６３】
つまり、このように熱陰極蛍光ランプは電極の構成が非常に重要な役割をしており、そして、この電極の寿命がランプとしての寿命を規制する。通常、この電極に塗布されたエミッタが長期ランプを点灯することで枯渇してしまうため、一般の熱陰極を有する蛍光ランプの公称寿命は６，０００時間〜１８，０００時間であり、そのまま、液晶テレビなどのバックライトとして使用するには要求される寿命に及ぶことはない。熱陰極の蛍光ランプをバックライトとして適用するためには長寿命化が必須の開発課題である。長寿命化には、いかにしてエミッタの消耗量（消耗速度）を抑え、かつ、初期に多くのエミッタ材料をフィラメントに形成するかが開発の要素となる。【００６４】
エミッタの消耗量を抑えるためには、封入する希ガスの圧力を高めたり、希ガスの中でも原子量の大きいガス（たとえば、クリプトンやキセノン）を用いたり、その混合比率を高めることである。これにより、電極におけるエミッタの熱による蒸発、始動時や再点弧時に発生するイオン衝撃による飛散を抑制することができる。また、初期のエミッタ量を多く塗布するためには、フィラメントの巻き数、巻き径、全長を長くすることで、より多くのエミッタを載せることができるため寿命を確保することが可能となる。なお、寿命を長くした場合に生じる問題点の詳しい説明については後述する。【００６５】
図３〜図５に示すように、本実施形態のバックライト１００は、直下型の画像表示装置用のバックライトであり、例えば、２６インチ以上（好ましくは、３２インチ以上。例えば、３２インチ、４６インチ、６５インチなど）の液晶ディスプレイ用の面状光源として使用される。図３〜図５に示した例では、熱陰極蛍光ランプ１０は、６本が筐体２０内に収納されているが、この数に限定されるものではない。ただし、本実施形態の好適な一例では、３２インチから４６インチの画面サイズの液晶ディスプレイのパネルに対して、筐体２０内に熱陰極蛍光ランプを４本から６本配置して、点灯・動作させることが可能である。【００６６】
図示した構成では、筐体２０の一部となる反射板２１は、金属板（例えば、メッキを施した鉄製、または、アルミニウム製）から構成されており、その厚さは１．５ｍｍである。反射板２１の一部は、凸状（三角状）に屈曲されて、補助反射板２２を構成している。補助反射板２２を含む反射板２１の上面（筐体の主面２０ｂ）には、反射シート２３が形成されている。反射シート２３は、白色の酸化チタン（又は炭酸カルシウム）が分散されてなるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の樹脂層から構成されており、その厚さは２．０ｍｍである。補助反射板２２の頂点（または稜線）の一部には、光学シート３０の下面を支持するための支柱２４が形成されている。支柱２４は、白色樹脂製である。なお、バックライト１００の高さＨ（反射板２１の上面から光学シート３０が位置する面までの高さ）は、例えば、２７ｍｍである。【００６７】
バックライト１００の反射板２１の下方には、点灯回路（バラスト回路または安定器）７０が配設されている。点灯回路７０は、上述したように、フィラメント予熱回路４０とランプ電力供給回路４５とを含んでいる。この例では、各ランプ１０に、一つの点灯回路７０が設けられており、したがって、６本のランプ１０に６個の点灯回路７０が使用されているが、他の構成（個数）を採用することもできる。点灯回路７０は、ランプ１０に電気的に接続されており、また、調光機能も備えている。【００６８】
点灯回路７０を収納するように反射板２１の下には、下カバー７２が設けられている。下カバー７２は、厚さ１．５ｍｍの金属板から構成されている。下カバー７２と反射板２１との間の空間には、例えば、配線が配設されている。なお、バックライト１００に下カバー７２は設けなくてもよく、その場合、点灯回路７０は液晶ディスプレイ（例えば、液晶テレビ）の筐体内に配置しておくことも可能である。【００６９】
また、反射板２１の端部には、ランプ１０を保持するためのランプホルダ７５が設けられている。ランプホルダ７５は、例えば、白色樹脂製のものである。加えて、バックライト１００の筐体の開口部２０ａには、光学シート３０が配置されている。この例では、光学シート３０は、上から順に、偏向シート３１（住友３Ｍ社製のＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）、厚さ０．４４０ｍｍ）、レンズシート３２（厚さ０．１５５ｍｍ）、拡散シート３３（厚さ０．１１３ｍｍ）、拡散板３４（厚さ２．０ｍｍ）を含んでいる。拡散板３４の下面に、さらにレンズシートを設けることも可能である。【００７０】
さらに、光学シート３０の上には、液晶パネル（例えば、厚さ約２ｍｍ）６０が配設され、そして、その液晶パネル６０及び光学シート３０を覆うように上カバー６２が配設されている。上カバー６２は、例えば、厚さ１．５ｍｍの金属板からなる。なお、この例における画像表示領域６５（図４参照）は、１０１８ｍｍ×５７３ｍｍであるが、勿論その寸法に限らず、他の寸法であってもよい。また、ランプ１０の封止部１６周辺は、ランプ１０の非点灯部位を隠すために額縁領域として覆われて、その非点灯の部位は外部には見えないことになる。【００７１】
次に、図６から図８を参照しながら、熱陰極蛍光ランプ１０を長寿命にした場合の問題点と、本実施形態の黒化抑制手段５０の働きについて説明する。【００７２】
まず、熱陰極蛍光ランプ１０を始動するには、始動時にフィラメントの温度を適正な温度範囲にする必要がある。ここで、適正な温度範囲とは、エミッタより十分な量の熱電子が放出され、かつ、エミッタが過度に蒸発しない温度範囲を意味する。すなわち、適正な温度範囲を下回ると、熱電子が放出されず、始動時にフィラメントがダメージを受け、黒化発生、短寿命が発生する。一方、適正な温度範囲を上回ると、エミッタが過度に蒸発し、黒化が発生してしまう。始動時にフィラメントを適正な温度にするためには、フィラメントに電流を流し、発生するジュール熱で加熱する。そして、始動時の温度は、フィラメント電流とフィラメント電流通電時間（以下予熱時間）によって決まる。【００７３】
図６（ａ）から（ｃ）は、フィラメント温度Ｔｆと通電時間（ｔ）の関係を模式的に表したグラフである。【００７４】
図６（ａ）に示したグラフは、長寿命タイプではない典型的なランプ（一般照明用ランプ）のフィラメントに対し一定電流を通電した場合の例を表している。図６（ａ）に示すように、フィラメント温度Ｔｆは、通電時間とともに上昇し、その後、通電による発熱と、フィラメント温度Ｔｆと周囲温度の温度差による放熱とが平衡状態になり、温度一定となる。ここで、ＴUとＴLは、それぞれ、適正温度範囲の上限と下限を表している。なお、適正温度範囲の上限（ＴU）と下限（ＴL）の求め方については後述する。【００７５】
フィラメントには、平衡状態の温度が適正温度範囲の上限（ＴU）以下になるようにフィラメント電流が流される。また、予熱時間ｔ１は、ランプ点灯回路によって、始動時にフィラメント温度ＴｆがＴUとＴLの間になるように設定される。図６（ａ）における一般照明用の熱陰極蛍光ランプでは、ｔ１は１秒程度である。【００７６】
バックライト用の熱陰極蛍光ランプでは、長寿命にするため、典型的なランプよりも多くのエミッタをフィラメントに保持させる場合がある。そのため、フィラメントの熱容量が大きくなり、図６（ｂ）に示すように、フィラメント通電時間に対するフィラメント温度Ｔｆの変化は緩やかになり、図６（ａ）のときと比較して、予熱時間ｔ１は長くなる。つまり、この熱容量が大きいフィラメントを用いたランプでは、予熱時間ｔ１が長くなり、それゆえに、始動時間は長くなってしまう。【００７７】
図６（ｃ）は、図６（ｂ）に示した例のバックライト用の熱陰極蛍光ランプにおいて、フィラメント電流を大きくした場合の関係を表している。図６（ｃ）に示すように、フィラメント電流を大きくすれば、予熱時間ｔ１を短くすることができる。しかしながら、通電時間が長い場合、フィラメント温度Ｔｆが適正温度範囲を上回ってしまうため、ばらつき等でｔ１が長くなった場合、黒化が発生してしまう。【００７８】
さらに、ランプ消灯直後に再始動させる場合、つまり初期フィラメント温度が高い場合について、図７（ａ）から（ｃ）を参照しながら説明する。なお、図７（ａ）から（ｃ）は、図６（ａ）から（ｃ）で表したランプ条件に対応する。【００７９】
図７（ａ）に示したグラフは、初期のフィラメント温度が高いことから、基本的に、図６（ａ）に示した曲線を初期温度差分だけ左にずらした形になる。ここで、予熱時間ｔ１はランプ点灯回路により決まるため、始動時（図６（ａ））・再始動時（図７（ａ））とも同じである。  図７（ａ）からわかるように、再始動時においても適正温度範囲でランプを始動させることができる。また、図７（ｂ）の場合も、図７（ａ）と同様に、再始動時においても適正温度範囲で始動できることがわかる。しかし、図７（ｃ）の場合には、初期フィラメント温度が高いため、予熱時間ｔ１におけるフィラメント温度Ｔｆが適正温度範囲を上回るため、より高い確率で、黒化が発生してしまう。【００８０】
以上説明した通り、長寿命を確保するためにエミッタ量を多くした熱陰極蛍光ランプ１０において、予熱時間を短くするために、予熱時にフィラメント電流を大きくする必要がある。すると、図８（ａ）に示すように、予熱時間が長くなった場合、フィラメント温度が黒化領域に達してしまう。これは、図６（ｃ）で説明した通りであり、再始動の場合には、図７（ｃ）で説明した通り、黒化の問題はより顕著になる。【００８１】
一方、本実施形態の熱陰極蛍光ランプ１０においては、黒化抑制手段５０が設けられており、その黒化抑制手段５０によって、フィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、端子間グローを発生させる。したがって、本実施形態の構成においては、図８（ｂ）に示すように、黒化形成領域（５１）に達する前に、フィラメント端子間にグロー放電（５２）が発生する。この端子間グロー放電（５２）が発生すると、端子間に放電電流が流れ、フィラメントに流れる電流は増加しないため、フィラメント温度の上昇が抑制される。これにより、フィラメント温度Ｔｆが黒化形成領域（５１）に達することを防止することができ、その結果、黒化の形成を防止することができる。【００８２】
黒化抑制手段５０によって黒化形成領域５１に達する前に端子間グロー放電（５２）を発生することができる理由は次の通りである。【００８３】
予熱通電時のフィラメントは、その温度に応じた電気抵抗を持ち、フィラメント両端間には電圧(フィラメント電圧)がかかっている。フィラメント電流が大きく、フィラメント温度が高いほど、フィラメント電圧は高くなる。そのため、フィラメント電流通電時に通電時間とともにフィラメント温度が上昇すると、それに伴ってフィラメント電圧が高くなる。このフィラメント電圧がフィラメント両端間の放電開始電圧よりも高いと、フィラメント両端間に放電（端子間グロー放電）が生じる。【００８４】
通電時のフィラメント電圧は、非通電時（常温時）のフィラメント抵抗およびフィラメント温度により決定される。ある一定のフィラメント温度においては、フィラメント抵抗が高いほど、フィラメント電圧が高くなり、端子間グロー放電が発生しやすくなる。【００８５】
非通電時のフィラメント抵抗は、フィラメントに使用しているタングステン線の径、および長さで決定される。タングステン線の径が小さいほど、また、長さが長いほど、フィラメント抵抗が高くなり、ある一定のフィラメント温度において、端子間グロー放電が発生しやすくなる。【００８６】
放電開始電圧は、フィラメント両端の間隔、ランプに封入されているガスの種類・圧力、および、端子間に存在する電子の密度により決定される。端子間に存在する電子はエミッタからの熱電子であり、フィラメント温度が高いほど、電子密度は大きい。フィラメント両端間隔が小さいほど、封入ガス圧が低いほど、また、フィラメント温度が高い（電子密度が大きい）ほど、放電開始電圧が下がり、端子間グロー放電が発生しやすくなる。【００８７】
以上述べたパラメータを適正に調整することにより、所望のフィラメント温度で端子間グロー放電を発生させることができる。【００８８】
本実施形態のフィラメント（１４）は、より多くのエミッタを付着させるため、四重コイルとなっている。四重コイルは、四次巻回の巻回数が４ターンの四重コイルであって、フィラメントを巻回して一重コイルとし、さらにその一重コイルを二次巻回して二重コイルとし、さらにその二重コイルを三次巻回して三重コイルとし、さらにその三重コイルを四次巻回してなる。そして、一次巻回中空部分には、当該一次巻回中空部分を貫通するようにして主線が配置されている。【００８９】
四重コイルの各寸法は、主線直径Ｄａが９０μｍ、副線直径Ｄｂが２０μｍ、一次マンドレル径ＭＤ１が９０μｍ、一次ピッチ長Ｐ１が８９μｍ、二次マンドレル径ＭＤ２が２００μｍ、二次ピッチ長Ｐ２が３８１μｍ、三次マンドレル径ＭＤ３が３９８μｍ、三次ピッチ長Ｐ３が７１０μｍ、四次マンドレル径ＭＤ４が１２００μｍ、四次ピッチ長Ｐ４が１８００μｍである。【００９０】
本実施形態の熱陰極蛍光ランプ（１０）は、この四重コイルのフィラメント（１４）を備えたランプであり、フィラメントを支持するリード線（１３）の間隔を１２ｍｍとし、封入ガスをＡｒ５０％、Ｋｒ５０％の混合ガス６００Ｐａとしたものである。【００９１】
この構成のランプを用いて、端子間グロー放電の発生を調べた結果を図９から図１１に示す。その内容については後述するが、図９から図１１からわかるように、フィラメント温度が黒化形成領域５５に達する前に、端子間グロー放電（５２）が発生している。このとき、前記端子間グロー放電（５２）が発生した時の端子間電圧は、１４．５〜１５．５Ｖであった。これにより、フィラメント温度の上昇を抑制でき、黒化を抑制することができる。なお、上述したパラメータを適正なものに調整すれば、四重コイルのものに限らず、他の構成のもの（例えば、三重コイル）であっても、黒化形成領域５１に達する前に端子間グロー放電（５２）を発生することができる（すなわち、黒化抑制手段５０を実現することができる）。【００９２】
次に、フィラメント温度（Ｔｆ）の求め方について説明する。フィラメント温度を直接測定することは技術的に困難であるので、以下に述べる手法でフィラメント温度を求める。フィラメント温度は、フィラメントを構成するタングステンの抵抗の温度特性を利用することで求めることができる。ここで、加熱時のフィラメント温度とフィラメント抵抗をそれぞれ、Ｔｈ（Ｋ）、Ｒｈ（Ω）とし（「ｈ」はホットの意）、一方、室温時のフィラメント温度とフィラメント抵抗をそれぞれ、Ｔｃ（Ｋ）、Ｒｃ（Ω）とすると（「ｃ」はコールドの意）、これらには以下の関係があることが経験的にわかっている。
Ｔｈ＝Ｔｃ×（Ｒｈ／Ｒｃ）0.814・・・（式１）
上式に基づき、室温時および加熱時のフィラメント抵抗を測定することによってフィラメント温度を求めることができる。【００９３】
次に、適正温度上限（ＴU）の求め方について説明する。まず、始動予熱時の適正温度上限とは、エミッタの過度の蒸発によるランプの黒化が発生しない上限温度であり、この適正温度上限は、以下に述べる手法で求めることができる。【００９４】
予め室温時の抵抗（Ｒｃ）を測定したフィラメントに、一定電流を１分間通電する。その通電時にフィラメント電圧・電流を測定し、加熱時のフィラメント抵抗Ｒｈを算出する。通電後、ランプの黒化の有無を目視で判定する。そして、徐々にフィラメント電流を上げていき、黒化が発生するフィラメント電流の上限を求める。なお、適正温度上限は、コイル形状・ランプ径・封入ガス等のパラメータに影響を受けるため、ランプごとに異なる値をとる。【００９５】
なお、黒化の判定は、簡易的には目視で行われ、またそれで十分なことが多いが、厳密な判定は、反射色測定用の色彩色差計を用いて行うことができる。色彩色差計は、物体に標準光を照射したときの色を測定する装置であり、その測定によって反射色の色度ｘ，ｙおよび明度Ｙを得ることができる。明度Ｙはその物体の反射率を表すため、その明度を用いて黒化の度合い（黒化度）を表示させることが可能となる。【００９６】
始動時の適正温度下限（ＴL）の求め方について説明する。まず、始動予熱時の適正温度下限とは、フィラメントに保持されているエミッタより十分な量の熱電子が放出される下限温度であり、この適正温度下限は、以下に述べる方法で求める。【００９７】
測定対象のフィラメントを陰極側にしてランプを一定の微少電流（０．６ｍＡ）で直流放電させる。微少電流で放電させるのは、ランプ電流でフィラメントが加熱されないようにするためである。その放電（ランプ電流）を維持した状態で、フィラメントに一定電流を通電し、ランプ電圧およびフィラメント電圧について通電後の時間変化を測定する。【００９８】
その結果の一例を図９とともに説明する。図９中のライン（Ｂ）がランプ始動時のランプ電圧の変化を表している。ライン（Ｂ）において、通電時間１．７秒〜２．５秒でランプ電圧が急激に低下していることがわかる（矢印５６）。これは、フィラメント加熱によって熱電子が放出され、陰極降下電圧が低下したためである。ランプ電圧が下がりきった約２．５秒のポイント（符号５７）におけるフィラメント温度が適正温度下限となる。【００９９】
図９におけるライン（Ａ） は、始動時における抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）の時間変化を表
しており、図８（ｂ）に示した曲線と基本的に同じである。図９からわかるとおり、ライン（Ａ）は、熱電子の放射後（５７）から、黒化形成領域５１の境界（すなわち、適正温度上限）５５に達する前に、グロー放電５２を起こしたことを示している。換言すると、このグロー放電５２が無ければ黒化形成領域５１に入って黒化が発生するようなプロファイルを、当該グロー放電５２によって黒化形成領域５１に入らないようにし、その結果、熱陰極蛍光ランプ１０が黒化することを抑制している。なお、このランプ１０における黒化形成領域５１の境界（適正温度上限５５）は、抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）が６．９の値のところである。【０１００】
グロー放電５２は、図９に示した実験例のパターンに限らず、図１０に示したものであってもよい。また、図１１に示したものであってもよい。図１１に示した例では、グロー放電時（５２）に抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）が一旦低下し、その後、その値は一定に水平に推移するが、それでも、適正温度上限５５には達成せず、黒化の発生を防止できることが理解できる。なお、図９から図１１は、同じ仕様のフィラメントを使用し、同じ電流条件（フィラメント電流が８００ｍＡである。）での実験結果である。【０１０１】
端子間グロー放電５２が発生したかどうかは、図９から図１１に示したように、不連続点が生じたかどうかで判定することができる。これについてさらに説明すれば次の通りである。まず、フィラメントに通電すると、フィラメントの温度上昇によりコイルの電気抵抗が高くなる。そのため、抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）（または、フィラメント電圧Ｖｆ）は上昇する。端子間グロー放電５２が発生すると、端子間にフィラメント電流とは別に、グロー電流が流れ、端子間の見かけ上の抵抗が低くなるため、抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）（または、フィラメント電圧Ｖｆ）の推移において不連続点が生じる。したがって、不連続点が生じたかどうかによって端子間グロー放電５２の発生を判定することができる。【０１０２】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。【０１０３】
例えば、熱陰極蛍光ランプ１０のバルブ１２の断面は円形（又は略円形）に限らず、略楕円形（楕円形、長円、その他の扁平形状）のものを用いることができる。また、本発明の実施形態に係るバックライトは、上述したように、例えば３２インチ以上の大画面液晶ＴＶに好適に用いられるが、それに限らず、中型（例えば、２６インチ〜１４インチ）の液晶ＴＶにも適用可能である。加えて、液晶ＴＶに限らず、他の画像表示装置（特に、大画面用）のバックライトに用いることも可能であるし、あるいは、広告看板のバックライトに用いることもできる。【０１０４】
なお、上記実施形態ではバックライトを中心に説明をしてきたが、「発明が解決しようとする課題」で前述のように、最近、照明用熱陰極蛍光ランプでも長寿命化がトレンドとなっており、バックライトと同様に公称寿命２万時間以上の長寿命になると前記バックライトと同様に点灯するまでの始動時間が長くなるという課題が発生する。本発明を、前記公称寿命２万時間以上の照明用熱陰極蛍光ランプにも用いることにより前記バックライトでの検討結果と同様に始動時間が短くできるという効果が得ることができる。【０１０５】
なお、照明用熱陰極蛍光ランプの構成は、上述したバックライトに利用される熱陰極蛍光ランプと基本的には同じ構成であり、また、照明用熱陰極蛍光ランプを点灯させる点灯回路も、上述したバックライトに利用される熱陰極蛍光ランプを点灯させる点灯回路と基本的には同じ構成である。【０１０６】
また、上記の実施の形態で説明した四重フィラメントを用いた場合、フィラメントに流す予熱電流を８００ｍＡとすることで、図９〜図１１に示すように端子間グロー放電５２を生じさせることができる。【０１０７】
端子間グロー放電は、フィラメントの予熱電流が８００ｍＡの値のときに発生するものでなく、他の電流値であっても発生する。つまり、フィラメントで端子間グロー放電を発生させる電流値は、フィラメントの仕様や、放電空間内の封入ガスの状態、一対のリード線間の距離、ランプが点灯するまでの時間の長短等（所謂、上述のパラメータである。）によって適宜決まるものである。【０１０８】
本発明を実施する際の目安について説明する。【０１０９】
まず、端子間グロー放電を意図的に発生させるためには、フィラメントに予熱電流を流すことによってフィラメントの温度を上昇させ、結果的に、フィラメントに１５Ｖ前後（具体的には、１３Ｖ〜１７Ｖ）の電圧が印加すれば（図９〜図１１の端子間グロー放電が発生した際のフィラメント電圧は略１５Ｖである。）、端子間グロー放電が発生しやすい。【０１１０】
次に、端子間グロー放電を、黒化形成領域前に端子間グロー放電を発生させるためには、フィラメント電圧が１３Ｖ〜１７Ｖのときに、フィラメントの抵抗比が（Ｒｈ／Ｒｃ）が６．９以下であれば良い。【０１１１】
つまり、フィラメント電圧が１３Ｖ〜１７Ｖのときに、フィラメントの抵抗比が（Ｒｈ／Ｒｃ）が６．９以下となる構成のフィラメントを用い、そして、フィラメントに予熱電流を流して加熱し、最終的にフィラメントの電圧が１３Ｖ〜１７Ｖとなるようにフィラメントに予熱電流を流せば、本発明を実施することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明によれば、長寿命の熱陰極蛍光ランプを備えたバックライト及び照明装置でも始動時間を短くすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月13日(2009.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超寿命な熱陰極蛍光ランプ及びその始動方法に関し、特に、大画面テレビ用のバックライト、照明装置及びその始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶ディスプレイのバックライトユニットの光源としては、冷陰極蛍光ランプが主に採用されている。冷陰極蛍光ランプは、細径化に適しているので、薄型化が要求されるバックライトユニットの光源として用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−７３８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、液晶ディスプレイの大型化が進んでおり、これに伴ってバックライトユニットも大型化してきている。このバックライトユニットの大型化により、光源として冷陰極蛍光ランプを用いると、ランプ使用本数を増やさねばならず、点灯回路が複雑になるとともに、消費電力が高くなることが危惧されている。
さらに説明すると、冷陰極蛍光ランプは、他のランプと比べて駆動に必要な電圧（駆動電圧）が大きく、高圧な電源を用いることが必要である。特に、画面サイズが３２インチを超えるような大型の液晶ディスプレイ（例えば、３２インチ、４２インチ、４６インチ、６５インチまたはそれ以上の液晶ディスプレイ）が最近登場しているため、ランプ長はより長くなり、その分、駆動電圧はさらに高圧化する傾向が強くなっている。
【０００５】
また、冷陰極蛍光ランプは、１本当たりに投入する電力が小さいため、画面輝度を確保するためには本数を多くする必要があり、それゆえに、部品コストが増大するとともに、組み立て工数がかかるという問題が顕在化する可能性が高い。
そのような中、冷陰極蛍光ランプよりも高効率・高出力である熱陰極蛍光ランプをバックライトユニットの光源として採用することが検討され始めている。熱陰極蛍光ランプを採用することで、上述した特長により、消費電力を抑えるとともに、ランプ本数を削減することで、点灯回路の簡素化・部品コストダウン・組み立て工数削減が期待できる。しかしながら、バックライトとしては冷陰極蛍光ランプの開発・研究が今日に至るまで盛んに行われた結果、熱陰極蛍光ランプの欠点が克服されていないのが実情である。
【０００６】
まず、熱陰極蛍光ランプは、バックライト用の光源として使用する場合において、冷陰極蛍光ランプと比べて寿命が短いという欠点を有している。これは、熱陰極蛍光ランプのフィラメントに塗布したエミッタが飛散してしまうことが原因で生じるものであり、通常、数千時間で寿命がきてしまう。これでは、一般照明用としては十分な寿命であっても、２万時間以上の寿命が要求されるバックライト用の光源としては不十分となる。
【０００７】
そこで、本願出願人は、熱陰極蛍光ランプの寿命を長くするために、フィラメントを長くして、そこにより多くのエミッタを塗布する研究・開発を行い、２万時間以上の長い寿命を確保した熱陰極蛍光ランプを作製することに成功した（例えば、特願２００６−１６９２０４号参照）。
しかしながら、フィラメントが長くなった影響で、フィラメントの熱容量が大きくなってしまい、予熱時間（すなわち、フィラメントが適正温度まで上がる時間）が長くなってしまう問題が新たに生じることが本願発明者の研究で明らかとなった。冷陰極蛍光ランプでは基本的に予熱が不要であるが、熱陰極蛍光ランプでは、始動時のフィラメントへのダメージを緩和するために予熱が必要であり、それゆえ、始動時にフィラメントに予熱電流を流すことは重要な始動ステップである。
【０００８】
予熱時間が長くなると、必然的にバックライトが点灯するまでの時間（始動時間）が長くなり、したがって、画像表示装置（例えば、液晶ディスプレイ）のスタートアップ時間も遅くなってしまう。それでは、熱陰極蛍光ランプの長寿命が実現できた後でも、始動時間の短い冷陰極蛍光ランプに対して、依然として欠点を有していることとなり、その問題を解決することが望まれる。
【０００９】
また、最近、照明用熱陰極蛍光ランプでも長寿命化がトレンドとなっており、バックライトと同様に公称寿命２万時間以上の長寿命になると前記バックライトと同様に点灯するまでの始動時間が長くなるという課題が発生することになり、従来の照明用蛍光ランプに比べて欠点を有する。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、始動時間を短くすることが可能な熱陰極蛍光ランプ、当該熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトや照明装置及びその始動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のバックライトは、熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトであり、前記熱陰極蛍光ランプは、内面に蛍光体が形成されたバルブと、前記バルブ内に設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、前記フィラメントを保持する一対のリード線とから構成されており、前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記バックライトは、さらに、点灯回路を備えており、前記点灯回路は、前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路とから構成されている。
ある好適な実施形態において、前記バックライトは、直下型の画像表示装置用のバックライトである。
【００１２】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプである。
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプの一本における一対の電極のうちの一個の前記フィラメントに１０．０ｍｇ以上のエミッタが塗布されている。
ある好適な実施形態において、前記フィラメントは、四重コイルからなる。
【００１３】
ある実施形態において、前記バックライトは、３２インチから４６インチの画面サイズの液晶ディスプレイ用の光源であり、前記筐体に、前記熱陰極蛍光ランプは４本から６本配置されている。
本発明のバックライトの始動方法は、熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトの始動方法であり、前記熱陰極蛍光ランプが有するフィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記フィラメントを保持する一対のリード線の間において端子間グロー放電を発生させ、それによって、前記熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制している。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプである。
本発明の熱陰極蛍光ランプは、公称寿命２万時間以上の熱陰極蛍光ランプであり、前記熱陰極蛍光ランプは、内面に蛍光体が形成されたバルブと、前記バルブ内に設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、前記フィラメントを保持する一対のリード線とから構成されており、前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、照明用である。
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプである。
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプの一本における一対の電極のうちの一個の前記フィラメントに１０．０ｍｇ以上のエミッタが塗布されている。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記フィラメントは、四重コイルからなる。
本発明の照明装置は、熱陰極蛍光ランプと、前記熱陰極蛍光ランプとを備える照明装置であり、前記熱陰極蛍光ランプは、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプであり、前記点灯回路は、前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路とから構成されている。
【００１７】
本発明の熱陰極蛍光ランプの始動方法は、公称寿命２万時間以上の熱陰極蛍光ランプの始動方法であり、前記熱陰極蛍光ランプが有するフィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記フィラメントを保持する一対のリード線の間において端子間グロー放電を発生させ、それによって、前記熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制している。
【００１８】
ある好適な実施形態において、前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のバックライトによれば、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントを有する熱陰極蛍光ランプに、黒化抑制手段が設けられており、その黒化抑制手段は、フィラメントの予熱時において熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されているので、予熱電流を多くして予熱時間を短縮したとしても、黒化を抑制することができる。すなわち、端子間グロー放電を発生することにより、黒化が抑制されるので、予熱電流を多くすることができ、その結果、始動時間を短縮化することができる。
【００２０】
特に、長寿命ランプの熱陰極蛍光ランプ（例えば、四重コイルにしてフィラメント長を長くした熱陰極蛍光ランプ）は、フィラメントの熱容量が大きくなっているために、始動時間が長くなる傾向があるが、本発明のバックライトによれば、黒化形成領域に達する前に端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現された黒化抑制手段があるため、新たな部品を導入しなくても、始動時間を短縮したバックライトを提供することができる。
【００２１】
本発明の熱陰極蛍光ランプによれば、黒化抑制手段が設けられており、その黒化抑制手段は、フィラメントの予熱時において熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されているので、予熱電流を多くして予熱時間を短縮したとしても、黒化を抑制することができる。すなわち、端子間グロー放電を発生することにより、黒化が抑制されるので、予熱電流を多くすることができ、その結果、始動時間を短縮化することができる。
【００２２】
本発明の照明装置によれば、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントを有する熱陰極蛍光ランプに、黒化抑制手段が設けられており、その黒化抑制手段は、フィラメントの予熱時において熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されているので、予熱電流を多くして予熱時間を短縮したとしても、黒化を抑制することができる。すなわち、端子間グロー放電を発生することにより、黒化が抑制されるので、予熱電流を多くすることができ、その結果、始動時間を短縮化することができる。
【００２３】
本発明の熱陰極蛍光ランプの始動方法によれば、黒化形成領域に達する前に端子間グロー放電を発生させるため、始動時間を短縮して熱陰極蛍光ランプを始動できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るバックライト１００及び点灯回路の構成を説明するための図
【図２】本発明の実施形態に係る熱陰極蛍光ランプ１０を模式的に示す断面図
【図３】本発明の実施形態に係るバックライト１００の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施形態に係るバックライト１００の構成を示す上面図
【図５】本発明の実施形態に係るバックライト１００の構成を説明するための分解斜視図
【図６】（ａ）から（ｃ）は、始動時のフィラメント温度Ｔｆと通電時間（ｔ）の関係を模式的に表したグラフ
【図７】（ａ）から（ｃ）は、再始動時のフィラメント温度Ｔｆと通電時間（ｔ）の関係を模式的に表したグラフ
【図８】（ａ）および（ｂ）は、始動時のフィラメント温度Ｔｆと通電時間（ｔ）の関係を模式的に表したグラフ
【図９】本発明の実施例の結果を示すグラフ
【図１０】本発明の実施例の結果を示すグラフ
【図１１】本発明の実施例の結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本願発明者は、大画面化が益々加速する液晶ディスプレイ用のバックライトに好適なものは、現在主流の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）を用いたものでなく、冷陰極蛍光ランプと比べて１本あたりに大出力の電力を投入できる熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）を用いたものに移行すると考え、研究開発を行っていた。そのように移行すると考えた理由は、熱陰極蛍光ランプの「高出力」という特徴を生かすことで、液晶テレビにおけるコントラスト比を大きくすることができ、動画を含めた高画質化が可能となるとともに、冷陰極蛍光ランプに比べ、バックライトとして使用するランプの本数が大幅に削減でき、コストダウンが可能であるからである。
【００２６】
このような開発の中、本願発明者は、寿命の問題を解決した長寿命の熱陰極蛍光ランプにおいて、フィラメントの熱容量が大きくなる原因から始動時間が長くなるという問題の解決に取り組んでいた。しかしながら、長寿命の熱陰極蛍光ランプを実現するためには、多くのエミッタを塗布するためにフィラメントを長くすることが必要であり、そうすると、必然的にフィラメントの熱容量が大きくなってしまう。つまり、熱容量の増大による始動時間が多くなることは、長寿命の熱陰極蛍光ランプと密接に関係した問題であり、この問題を、ある程度の低コストで、かつ、ランプ構造や点灯回路を簡単な構成のものを維持したまま解決するのは至難のことであった。
【００２７】
本願発明者は、通常は適切でない放電とされるグロー放電を意図的に発生させれば、予熱時間を短くするために予熱電流を大きくしても、黒化形成領域に入ることなく、すなわち、熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制できることを鋭意研究して見出し、本発明に至った。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２８】
まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るバックライト１００について説明する。図１は、本実施形態のバックライト１００及び点灯回路（４０，４５）の構成を説明するための図であり、図２は、バックライト１００に含まれている熱陰極蛍光ランプ１０の構成を示す断面図である。
本実施形態のバックライト１００は、熱陰極蛍光ランプ１０と、熱陰極管を収納する筐体（不図示）とから構成されている。熱陰極蛍光ランプ１０は、特に、図２に示すように、内面に蛍光体（不図示）が形成されたバルブ１２と、バルブ１２内に設けられたフィラメント１４と、フィラメント１４を保持する一対のリード線１３とから構成されている。フィラメント１４には、熱電子を放出するエミッタ（不図示）が塗布されている。
【００２９】
本実施形態の構成においては、熱陰極蛍光ランプ１０には、黒化抑制手段５０が設けられており、その黒化抑制手段５０は、フィラメント１４の予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、端子間グロー放電を発生させるフィラメント１４によって実現されている。
ここで本実施形態における「端子間グロー放電」とは、通常点灯時にランプ両端の間に発生するアーク放電とは異なり、フィラメント１４を包み込むような感じで一対のリード線１３の間（端子間）で発生するグロー放電である。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態のバックライト１００に用いられる点灯回路は、フィラメント１４の予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路４０と、熱陰極蛍光ランプ１０の点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路４５とを含んでおり、熱陰極蛍光ランプ１０は、フィラメント予熱回路４０とランプ電力供給回路４５とに電気的に接続されている。
【００３１】
そして、本実施形態のバックライト１００を始動する場合には、フィラメント予熱回路４０から予熱電流がフィラメント１４に流れて、フィラメント１４の予熱が行われる。その時に、フィラメント１４の予熱に伴って、フィラメント１４に塗布されたエミッタから熱電子が放射し、そこから黒化形成領域に達する前までの間に、意図的に、端子間グロー放電を発生させる。その意図的な端子間グロー放電によって、熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制する。
【００３２】
つまり、フィラメント１４に流す予熱電流は、フィラメント１４のエミッタから熱電子が放射した後、黒化形成領域に達する前までの間に、端子間グロー放電が発生するように設定された電流値であり、この電流値は、後述のパラメータ（フィラメントに使用される素線（例えばタングステン線）の径や長さ等）との関係で決定される。
付言すると、端子間グロー放電は、水銀発光を伴った放電であり、水銀発光を伴わずに予熱によりフィラメントが赤くなるだけの状態とは異なるものである。なお、熱陰極蛍光ランプ１０における黒化形成領域と、意図的に端子間グロー放電を発生させる機構（黒化抑制手段５０）との詳しい説明は後述する。
次に、図２に加えて、図３から図５も参照しながら、本実施形態のバックライト１００の好適な構成例について説明する。図３および図４は、それぞれ、本実施形態のバックライト１００の構成を示す断面図および上面図である。図５は、本実施形態のバックライト１００の構成を説明するための分解斜視図である。
【００３３】
図２に示した本実施形態の熱陰極蛍光ランプ１０は、バックライト用として用いられるので、長寿命のものが使用される。好ましくは、熱陰極蛍光ランプ１０は、公称寿命１．２万時間以上のランプであり、さらに好ましくは、公称寿命２万時間以上、または、３万時間以上のランプである。なお、ディスプレイとして従来から広く普及している陰極管（ＣＲＴ）装置の寿命は、約２００００時間であるので、それ以上の寿命（例えば、５００００時間またはそれ以上）があるランプであることが望まれる。
【００３４】
寿命の定義としては大きく２つの要素があり、１つはランプの明るさの減退率（いわゆる輝度維持率）と不点灯である。バックライトとしての使用を想定すると、熱陰極蛍光ランプの寿命が律則するのは電極フィラメントに形成された熱電子放射性物質（エミッタ）の枯渇による不点である。寿命を推定するには、複数のランプを所定の点灯条件（ランプの定格電流における連続点灯試験）のライフ試験に掛け、ある一定時間（例えば、１００時間、５００時間、１０００時間、２０００時間、５０００時間）点灯後のランプを順次破壊、または、非破壊によりエミッタの残存量を随時測定し、初期からの消耗量（消耗速度）を測定する。これらの結果を基に、点灯経過時間とエミッタ消耗量（または、エミッタ残存量）の関係をプロットし、１次関数によりフィッティングを行うことで、寿命を推定することができる。なお、公称寿命は、前記の取得データを基に消耗量のばらつき、測定ばらつき、製造ばらつき（いずれも標準偏差の３倍：３シグマを基準）を鑑みて決定される。
【００３５】
図示した熱陰極蛍光ランプ１０は、直管状のガラスバルブ１２と、ガラスバルブ１２の両端に配設された一対の電極１１とから構成されている。
ガラスバルブ１２は、ソーダ石灰ガラス製、または、バリウム・ストロンチウムシリケート（軟化点６７５℃の軟質ガラス）製である。バルブ１２の寸法を例示すると、３２インチ用としては、バルブ１２の外径１５．５ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、長さ７３０ｍｍである。４５インチ用としては、バルブ１２の外径２０ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、長さ１０１０ｍｍである。６５インチ用としては、バルブ１２の外径２０ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、長さ１４９９ｍｍである。なお、１０５インチ用としては、バルブ１２の外径２０ｍｍ、肉厚０．９ｍｍ、長さ２３６７ｍｍである。なお、バルブの肉厚は、１．０ｍｍにすることもできる。
【００３６】
ガラスバルブ１２の内面には蛍光体（不図示）が塗布されている。より具体的には、ガラスバルブ１２の内面１２ａには、アルミナからなる保護膜が形成されており、その保護膜の上に蛍光体層が積層されている。蛍光体層を構成する蛍光体は、例えば、赤（Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ）、緑（ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ３）および青（ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ）の各色を発光する希土類蛍光体を混合したものを用いることができる。なお、蛍光体は、他の希土類蛍光体を用いることができる。例えば、赤として、（Ｙ,Ｌａ）２
Ｏ３：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ、緑として、ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｔｂ、ＧｄＭｇＢ２Ｏ１０：Ｃｅ，Ｔｂ、青として、（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕを挙げることができる。
【００３７】
ガラスバルブ１２内には、水銀と、希ガスが封入されている。本実施形態では、ガラスバルブ１２内に、約５ｍｇの水銀（不図示）と、緩衝用希ガスとして常温における圧力５００Ｐａのアルゴン（Ａｒ）が封入されている。なお、バルブ１２内に封入する水銀は、水銀単体の他に、例えば、亜鉛水銀、スズ水銀、ビスマス、インジウム水銀などのアマルガムの形態で封入することもできる。
【００３８】
また、希ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）の混合比率が１００％のものの他、アルゴン（Ａｒ）にクリプトン（Ｋｒ）を混合したものを用いることもできる。クリプトン（Ｋｒ）の混合比（分圧比）は、例えば、２０％〜６０％であり、一例として、アルゴン：クリプトン＝５０％：５０％の混合ガス（ガス圧６００Ｐａ）を挙げることができる。
本実施形態における電極１１は、フィラメント１４と、フィラメント１４を保持する一対のリード線１３と、この一対のリード線１３を保持するビーズガラス１５とから構成されている。ビーズガラス１５は、ビーズマウントとも称される。図示した電極１１は、いわゆるガラスビーズマウント方式のものである。
【００３９】
フィラメント１４は、タングステン製であり、本実施形態では、長寿命ランプにするためにエミッタ塗布量を大きくするように複雑なコイル形状としている。すなわち、太いタングステン線の周囲にゆるく覆うように細いタングステン線を巻つけて長い籠状の構造体を形成し、この構造体を螺旋状に巻いたものが二重コイルと称される。フィラメント１４は前記二重コイルをいまいちど螺旋状に巻いて三重コイルとしたもの、または前記三重コイルをさらに螺旋状に巻いて四重コイルとしたものである。フィラメント１４が三重コイルの場合、三重目のコイルが３〜７ターンの電極コイルである。またフィラメント１４が四重コイルの場合、２〜４ターンの電極コイルである。
【００４０】
フィラメント１４に塗布されるエミッタは、例えば、ストロンチウム、カルシウム、バリウムの酸化物である。本実施形態では、長寿命ランプを実現するために、フィラメント１４に塗布するエミッタ量を多くするようにしており、本実施形態では、熱陰極蛍光ランプ１０の一本あたり、一対の電極のうちの一つのフィラメント１４に１０．０ｍｇ以上のエミッタを塗布している。なお、希ガスの構成をアルゴン１００％でなく、アルゴンよりも原子量の大きいクリプトンを所定混合比で混入させると、エミッタがフィラメント１４から飛散し難くなり、その技術的意味でランプ寿命を長くすることができる。
【００４１】
図示した電極１１は、ガラスバルブ１２の封止部１６にてピンチ封止されている。また、ガラスバルブ１２の少なくとも一方の端部には、排気管１７が封着されている。この排気管１７は、バルブ１２内を排気したり、希ガスを封入したりする時に使用され、その排気・封入の後に封着されたものである。
ガラスバルブ１２の端部には、封止部１６や排気管１７を覆うように口金１８が設けられている。なお、封止部１６から外へ延びたリード線１３と口金１８との結線手法は、ランプ１０の仕様に合わせて適宜決定すればよい。例えば、口金１８の端面（紙面の左側と右側の端面）に、バックライトユニットへの取付け用のピンを配置し、そのピンとリード線１３との結線を行うようにすることもできるし、あるいは、取付け用のピンを口金１８の側面の一部（例えば、紙面正面側の円筒の一部）に配置し、そのピンとの結線を行うことも可能である。
【００４２】
熱陰極蛍光ランプ１０は、低圧水銀蒸気放電を応用したランプであり、ガラス管はランプの消費電力に適した直径と長さに設計され、直管および環形、Ｕ字形などがある。管の内壁には蛍光体が塗布されるが、蛍光体とガラスと間には化学反応による特性の劣化を防ぐための保護膜（酸化アルミナやシリカ粉末など）が施される。電極となるフィラメントはタングステンの二重、または、三重コイルが一般的で、フィラメントには電子放射性物質であるエミッタが塗布されている。管内には液体水銀（または水銀アマルガム、合金）とバッファとしての希ガスが封入される。希ガスとしては一般にアルゴンが用いられることが多いが、ランプの構造や種類によってはクリプトンやネオンなどの混合ガスを用いることもある。
【００４３】
発光の原理は、電子放出物質が塗布されている電極からは、放電（および電極を加熱する別の手段を講じ）により熱電子が放出されるだけの温度を維持することで、電子が供給されアーク放電を維持することができる（これは、冷陰極と大きく異なる点である）。この放電により得られた水銀原子の転移スペクトルのうち、主に２５４ｎｍの紫外線を蛍光体の励起線として利用することで可視光に転換して利用している。
【００４４】
つまり、このように熱陰極蛍光ランプは電極の構成が非常に重要な役割をしており、そして、この電極の寿命がランプとしての寿命を規制する。通常、この電極に塗布されたエミッタが長期ランプを点灯することで枯渇してしまうため、一般の熱陰極を有する蛍光ランプの公称寿命は６，０００時間〜１８，０００時間であり、そのまま、液晶テレビなどのバックライトとして使用するには要求される寿命に及ぶことはない。熱陰極の蛍光ランプをバックライトとして適用するためには長寿命化が必須の開発課題である。長寿命化には、いかにしてエミッタの消耗量（消耗速度）を抑え、かつ、初期に多くのエミッタ材料をフィラメントに形成するかが開発の要素となる。
【００４５】
エミッタの消耗量を抑えるためには、封入する希ガスの圧力を高めたり、希ガスの中でも原子量の大きいガス（たとえば、クリプトンやキセノン）を用いたり、その混合比率を高めることである。これにより、電極におけるエミッタの熱による蒸発、始動時や再点弧時に発生するイオン衝撃による飛散を抑制することができる。また、初期のエミッタ量を多く塗布するためには、フィラメントの巻き数、巻き径、全長を長くすることで、より多くのエミッタを載せることができるため寿命を確保することが可能となる。なお、寿命を長くした場合に生じる問題点の詳しい説明については後述する。
【００４６】
図３〜図５に示すように、本実施形態のバックライト１００は、直下型の画像表示装置用のバックライトであり、例えば、２６インチ以上（好ましくは、３２インチ以上。例えば、３２インチ、４６インチ、６５インチなど）の液晶ディスプレイ用の面状光源として使用される。図３〜図５に示した例では、熱陰極蛍光ランプ１０は、６本が筐体２０内に収納されているが、この数に限定されるものではない。ただし、本実施形態の好適な一例では、３２インチから４６インチの画面サイズの液晶ディスプレイのパネルに対して、筐体２０内に熱陰極蛍光ランプを４本から６本配置して、点灯・動作させることが可能である。
【００４７】
図示した構成では、筐体２０の一部となる反射板２１は、金属板（例えば、メッキを施した鉄製、または、アルミニウム製）から構成されており、その厚さは１．５ｍｍである。反射板２１の一部は、凸状（三角状）に屈曲されて、補助反射板２２を構成している。補助反射板２２を含む反射板２１の上面（筐体の主面２０ｂ）には、反射シート２３が形成されている。反射シート２３は、白色の酸化チタン（又は炭酸カルシウム）が分散されてなるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の樹脂層から構成されており、その厚さは２．０ｍｍである。補助反射板２２の頂点（または稜線）の一部には、光学シート３０の下面を支持するための支柱２４が形成されている。支柱２４は、白色樹脂製である。なお、バックライト１００の高さＨ（反射板２１の上面から光学シート３０が位置する面までの高さ）は、例えば、２７ｍｍである。
【００４８】
バックライト１００の反射板２１の下方には、点灯回路（バラスト回路または安定器）７０が配設されている。点灯回路７０は、上述したように、フィラメント予熱回路４０とランプ電力供給回路４５とを含んでいる。この例では、各ランプ１０に、一つの点灯回路７０が設けられており、したがって、６本のランプ１０に６個の点灯回路７０が使用されているが、他の構成（個数）を採用することもできる。点灯回路７０は、ランプ１０に電気的に接続されており、また、調光機能も備えている。
【００４９】
点灯回路７０を収納するように反射板２１の下には、下カバー７２が設けられている。下カバー７２は、厚さ１．５ｍｍの金属板から構成されている。下カバー７２と反射板２１との間の空間には、例えば、配線が配設されている。なお、バックライト１００に下カバー７２は設けなくてもよく、その場合、点灯回路７０は液晶ディスプレイ（例えば、液晶テレビ）の筐体内に配置しておくことも可能である。
【００５０】
また、反射板２１の端部には、ランプ１０を保持するためのランプホルダ７５が設けられている。ランプホルダ７５は、例えば、白色樹脂製のものである。加えて、バックライト１００の筐体の開口部２０ａには、光学シート３０が配置されている。この例では、光学シート３０は、上から順に、偏向シート３１（住友３Ｍ社製のＤＢＥＦ（DualBrightness Enhancement Film）、厚さ０．４４０ｍｍ）、レンズシート３２（厚さ０．１５５ｍｍ）、拡散シート３３（厚さ０．１１３ｍｍ）、拡散板３４（厚さ２．０ｍｍ）を含んでいる。拡散板３４の下面に、さらにレンズシートを設けることも可能である。
【００５１】
さらに、光学シート３０の上には、液晶パネル（例えば、厚さ約２ｍｍ）６０が配設され、そして、その液晶パネル６０及び光学シート３０を覆うように上カバー６２が配設されている。上カバー６２は、例えば、厚さ１．５ｍｍの金属板からなる。なお、この例における画像表示領域６５（図４参照）は、１０１８ｍｍ×５７３ｍｍであるが、勿論その寸法に限らず、他の寸法であってもよい。また、ランプ１０の封止部１６周辺は、ランプ１０の非点灯部位を隠すために額縁領域として覆われて、その非点灯の部位は外部には見えないことになる。
【００５２】
次に、図６から図８を参照しながら、熱陰極蛍光ランプ１０を長寿命にした場合の問題点と、本実施形態の黒化抑制手段５０の働きについて説明する。
まず、熱陰極蛍光ランプ１０を始動するには、始動時にフィラメントの温度を適正な温度範囲にする必要がある。ここで、適正な温度範囲とは、エミッタより十分な量の熱電子が放出され、かつ、エミッタが過度に蒸発しない温度範囲を意味する。すなわち、適正な温度範囲を下回ると、熱電子が放出されず、始動時にフィラメントがダメージを受け、黒化発生、短寿命が発生する。一方、適正な温度範囲を上回ると、エミッタが過度に蒸発し、黒化が発生してしまう。始動時にフィラメントを適正な温度にするためには、フィラメントに電流を流し、発生するジュール熱で加熱する。そして、始動時の温度は、フィラメント電流とフィラメント電流通電時間（以下予熱時間）によって決まる。
【００５３】
図６（ａ）から（ｃ）は、フィラメント温度Ｔｆと通電時間（ｔ）の関係を模式的に表したグラフである。
図６（ａ）に示したグラフは、長寿命タイプではない典型的なランプ（一般照明用ランプ）のフィラメントに対し一定電流を通電した場合の例を表している。図６（ａ）に示すように、フィラメント温度Ｔｆは、通電時間とともに上昇し、その後、通電による発熱と、フィラメント温度Ｔｆと周囲温度の温度差による放熱とが平衡状態になり、温度一定となる。ここで、ＴＵとＴＬは、それぞれ、適正温度範囲の上限と下限を表している。なお、適正温度範囲の上限（ＴＵ）と下限（ＴＬ）の求め方については後述する。
【００５４】
フィラメントには、平衡状態の温度が適正温度範囲の上限（ＴＵ）以下になるようにフィラメント電流が流される。また、予熱時間ｔ１は、ランプ点灯回路によって、始動時にフィラメント温度ＴｆがＴＵとＴＬの間になるように設定される。図６（ａ）における一般照明用の熱陰極蛍光ランプでは、ｔ１は１秒程度である。
バックライト用の熱陰極蛍光ランプでは、長寿命にするため、典型的なランプよりも多くのエミッタをフィラメントに保持させる場合がある。そのため、フィラメントの熱容量が大きくなり、図６（ｂ）に示すように、フィラメント通電時間に対するフィラメント温度Ｔｆの変化は緩やかになり、図６（ａ）のときと比較して、予熱時間ｔ１は長くなる。つまり、この熱容量が大きいフィラメントを用いたランプでは、予熱時間ｔ１が長くなり、それゆえに、始動時間は長くなってしまう。
【００５５】
図６（ｃ）は、図６（ｂ）に示した例のバックライト用の熱陰極蛍光ランプにおいて、フィラメント電流を大きくした場合の関係を表している。図６（ｃ）に示すように、フィラメント電流を大きくすれば、予熱時間ｔ１を短くすることができる。しかしながら、通電時間が長い場合、フィラメント温度Ｔｆが適正温度範囲を上回ってしまうため、ばらつき等でｔ１が長くなった場合、黒化が発生してしまう。
【００５６】
さらに、ランプ消灯直後に再始動させる場合、つまり初期フィラメント温度が高い場合について、図７（ａ）から（ｃ）を参照しながら説明する。なお、図７（ａ）から（ｃ）は、図６（ａ）から（ｃ）で表したランプ条件に対応する。
図７（ａ）に示したグラフは、初期のフィラメント温度が高いことから、基本的に、図６（ａ）に示した曲線を初期温度差分だけ左にずらした形になる。ここで、予熱時間ｔ１はランプ点灯回路により決まるため、始動時（図６（ａ））・再始動時（図７（ａ））とも同じである。  図７（ａ）からわかるように、再始動時においても適正温度範囲でランプを始動させることができる。また、図７（ｂ）の場合も、図７（ａ）と同様に、再始動時においても適正温度範囲で始動できることがわかる。しかし、図７（ｃ）の場合には、初期フィラメント温度が高いため、予熱時間ｔ１におけるフィラメント温度Ｔｆが適正温度範囲を上回るため、より高い確率で、黒化が発生してしまう。
【００５７】
以上説明した通り、長寿命を確保するためにエミッタ量を多くした熱陰極蛍光ランプ１０において、予熱時間を短くするために、予熱時にフィラメント電流を大きくする必要がある。すると、図８（ａ）に示すように、予熱時間が長くなった場合、フィラメント温度が黒化領域に達してしまう。これは、図６（ｃ）で説明した通りであり、再始動の場合には、図７（ｃ）で説明した通り、黒化の問題はより顕著になる。
【００５８】
一方、本実施形態の熱陰極蛍光ランプ１０においては、黒化抑制手段５０が設けられており、その黒化抑制手段５０によって、フィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、端子間グローを発生させる。したがって、本実施形態の構成においては、図８（ｂ）に示すように、黒化形成領域（５１）に達する前に、フィラメント端子間にグロー放電（５２）が発生する。この端子間グロー放電（５２）が発生すると、端子間に放電電流が流れ、フィラメントに流れる電流は増加しないため、フィラメント温度の上昇が抑制される。これにより、フィラメント温度Ｔｆが黒化形成領域（５１）に達することを防止することができ、その結果、黒化の形成を防止することができる。
【００５９】
黒化抑制手段５０によって黒化形成領域５１に達する前に端子間グロー放電（５２）を発生することができる理由は次の通りである。
予熱通電時のフィラメントは、その温度に応じた電気抵抗を持ち、フィラメント両端間には電圧(フィラメント電圧)がかかっている。フィラメント電流が大きく、フィラメント温度が高いほど、フィラメント電圧は高くなる。そのため、フィラメント電流通電時に通電時間とともにフィラメント温度が上昇すると、それに伴ってフィラメント電圧が高くなる。このフィラメント電圧がフィラメント両端間の放電開始電圧よりも高いと、フィラメント両端間に放電（端子間グロー放電）が生じる。
【００６０】
通電時のフィラメント電圧は、非通電時（常温時）のフィラメント抵抗およびフィラメント温度により決定される。ある一定のフィラメント温度においては、フィラメント抵抗が高いほど、フィラメント電圧が高くなり、端子間グロー放電が発生しやすくなる。
非通電時のフィラメント抵抗は、フィラメントに使用しているタングステン線の径、および長さで決定される。タングステン線の径が小さいほど、また、長さが長いほど、フィラメント抵抗が高くなり、ある一定のフィラメント温度において、端子間グロー放電が発生しやすくなる。
【００６１】
放電開始電圧は、フィラメント両端の間隔、ランプに封入されているガスの種類・圧力、および、端子間に存在する電子の密度により決定される。端子間に存在する電子はエミッタからの熱電子であり、フィラメント温度が高いほど、電子密度は大きい。フィラメント両端間隔が小さいほど、封入ガス圧が低いほど、また、フィラメント温度が高い（電子密度が大きい）ほど、放電開始電圧が下がり、端子間グロー放電が発生しやすくなる。
【００６２】
以上述べたパラメータを適正に調整することにより、所望のフィラメント温度で端子間グロー放電を発生させることができる。
本実施形態のフィラメント（１４）は、より多くのエミッタを付着させるため、四重コイルとなっている。四重コイルは、四次巻回の巻回数が４ターンの四重コイルであって、フィラメントを巻回して一重コイルとし、さらにその一重コイルを二次巻回して二重コイルとし、さらにその二重コイルを三次巻回して三重コイルとし、さらにその三重コイルを四次巻回してなる。そして、一次巻回中空部分には、当該一次巻回中空部分を貫通するようにして主線が配置されている。
【００６３】
四重コイルの各寸法は、主線直径Ｄａが９０μｍ、副線直径Ｄｂが２０μｍ、一次マンドレル径ＭＤ１が９０μｍ、一次ピッチ長Ｐ１が８９μｍ、二次マンドレル径ＭＤ２が２００μｍ、二次ピッチ長Ｐ２が３８１μｍ、三次マンドレル径ＭＤ３が３９８μｍ、三次ピッチ長Ｐ３が７１０μｍ、四次マンドレル径ＭＤ４が１２００μｍ、四次ピッチ長Ｐ４が１８００μｍである。
【００６４】
本実施形態の熱陰極蛍光ランプ（１０）は、この四重コイルのフィラメント（１４）を備えたランプであり、フィラメントを支持するリード線（１３）の間隔を１２ｍｍとし、封入ガスをＡｒ５０％、Ｋｒ５０％の混合ガス６００Ｐａとしたものである。
この構成のランプを用いて、端子間グロー放電の発生を調べた結果を図９から図１１に示す。その内容については後述するが、図９から図１１からわかるように、フィラメント温度が黒化形成領域５５に達する前に、端子間グロー放電（５２）が発生している。このとき、前記端子間グロー放電（５２）が発生した時の端子間電圧は、１４．５〜１５．５Ｖであった。これにより、フィラメント温度の上昇を抑制でき、黒化を抑制することができる。なお、上述したパラメータを適正なものに調整すれば、四重コイルのものに限らず、他の構成のもの（例えば、三重コイル）であっても、黒化形成領域５１に達する前に端子間グロー放電（５２）を発生することができる（すなわち、黒化抑制手段５０を実現することができる）。
【００６５】
次に、フィラメント温度（Ｔｆ）の求め方について説明する。フィラメント温度を直接測定することは技術的に困難であるので、以下に述べる手法でフィラメント温度を求める。フィラメント温度は、フィラメントを構成するタングステンの抵抗の温度特性を利用することで求めることができる。ここで、加熱時のフィラメント温度とフィラメント抵抗をそれぞれ、Ｔｈ（Ｋ）、Ｒｈ（Ω）とし（「ｈ」はホットの意）、一方、室温時のフィラメント温度とフィラメント抵抗をそれぞれ、Ｔｃ（Ｋ）、Ｒｃ（Ω）とすると（「ｃ」はコールドの意）、これらには以下の関係があることが経験的にわかっている。
Ｔｈ＝Ｔｃ×（Ｒｈ／Ｒｃ）０．８１４・・・（式１）
上式に基づき、室温時および加熱時のフィラメント抵抗を測定することによってフィラメント温度を求めることができる。
【００６６】
次に、適正温度上限（ＴＵ）の求め方について説明する。まず、始動予熱時の適正温度上限とは、エミッタの過度の蒸発によるランプの黒化が発生しない上限温度であり、この適正温度上限は、以下に述べる手法で求めることができる。
予め室温時の抵抗（Ｒｃ）を測定したフィラメントに、一定電流を１分間通電する。その通電時にフィラメント電圧・電流を測定し、加熱時のフィラメント抵抗Ｒｈを算出する。通電後、ランプの黒化の有無を目視で判定する。そして、徐々にフィラメント電流を上げていき、黒化が発生するフィラメント電流の上限を求める。なお、適正温度上限は、コイル形状・ランプ径・封入ガス等のパラメータに影響を受けるため、ランプごとに異なる値をとる。
【００６７】
なお、黒化の判定は、簡易的には目視で行われ、またそれで十分なことが多いが、厳密な判定は、反射色測定用の色彩色差計を用いて行うことができる。色彩色差計は、物体に標準光を照射したときの色を測定する装置であり、その測定によって反射色の色度ｘ，ｙおよび明度Ｙを得ることができる。明度Ｙはその物体の反射率を表すため、その明度を用いて黒化の度合い（黒化度）を表示させることが可能となる。
【００６８】
始動時の適正温度下限（ＴＬ）の求め方について説明する。まず、始動予熱時の適正温度下限とは、フィラメントに保持されているエミッタより十分な量の熱電子が放出される下限温度であり、この適正温度下限は、以下に述べる方法で求める。
測定対象のフィラメントを陰極側にしてランプを一定の微少電流（０．６ｍＡ）で直流放電させる。微少電流で放電させるのは、ランプ電流でフィラメントが加熱されないようにするためである。その放電（ランプ電流）を維持した状態で、フィラメントに一定電流を通電し、ランプ電圧およびフィラメント電圧について通電後の時間変化を測定する。
【００６９】
その結果の一例を図９とともに説明する。図９中のライン（Ｂ）がランプ始動時のランプ電圧の変化を表している。ライン（Ｂ）において、通電時間１．７秒〜２．５秒でランプ電圧が急激に低下していることがわかる（矢印５６）。これは、フィラメント加熱によって熱電子が放出され、陰極降下電圧が低下したためである。ランプ電圧が下がりきった約２．５秒のポイント（符号５７）におけるフィラメント温度が適正温度下限となる。
【００７０】
図９におけるライン（Ａ） は、始動時における抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）の時間変化を表
しており、図８（ｂ）に示した曲線と基本的に同じである。図９からわかるとおり、ライン（Ａ）は、熱電子の放射後（５７）から、黒化形成領域５１の境界（すなわち、適正温度上限）５５に達する前に、グロー放電５２を起こしたことを示している。換言すると、このグロー放電５２が無ければ黒化形成領域５１に入って黒化が発生するようなプロファイルを、当該グロー放電５２によって黒化形成領域５１に入らないようにし、その結果、熱陰極蛍光ランプ１０が黒化することを抑制している。なお、このランプ１０における黒化形成領域５１の境界（適正温度上限５５）は、抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）が６．９の値のところである。
【００７１】
グロー放電５２は、図９に示した実験例のパターンに限らず、図１０に示したものであってもよい。また、図１１に示したものであってもよい。図１１に示した例では、グロー放電時（５２）に抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）が一旦低下し、その後、その値は一定に水平に推移するが、それでも、適正温度上限５５には達成せず、黒化の発生を防止できることが理解できる。なお、図９から図１１は、同じ仕様のフィラメントを使用し、同じ電流条件（フィラメント電流が８００ｍＡである。）での実験結果である。
【００７２】
端子間グロー放電５２が発生したかどうかは、図９から図１１に示したように、不連続点が生じたかどうかで判定することができる。これについてさらに説明すれば次の通りである。まず、フィラメントに通電すると、フィラメントの温度上昇によりコイルの電気抵抗が高くなる。そのため、抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）（または、フィラメント電圧Ｖｆ）は上昇する。端子間グロー放電５２が発生すると、端子間にフィラメント電流とは別に、グロー電流が流れ、端子間の見かけ上の抵抗が低くなるため、抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）（または、フィラメント電圧Ｖｆ）の推移において不連続点が生じる。したがって、不連続点が生じたかどうかによって端子間グロー放電５２の発生を判定することができる。
【００７３】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。
例えば、熱陰極蛍光ランプ１０のバルブ１２の断面は円形（又は略円形）に限らず、略楕円形（楕円形、長円、その他の扁平形状）のものを用いることができる。また、本発明の実施形態に係るバックライトは、上述したように、例えば３２インチ以上の大画面液晶ＴＶに好適に用いられるが、それに限らず、中型（例えば、２６インチ〜１４インチ）の液晶ＴＶにも適用可能である。加えて、液晶ＴＶに限らず、他の画像表示装置（特に、大画面用）のバックライトに用いることも可能であるし、あるいは、広告看板のバックライトに用いることもできる。
【００７４】
なお、上記実施形態ではバックライトを中心に説明をしてきたが、「発明が解決しようとする課題」で前述のように、最近、照明用熱陰極蛍光ランプでも長寿命化がトレンドとなっており、バックライトと同様に公称寿命２万時間以上の長寿命になると前記バックライトと同様に点灯するまでの始動時間が長くなるという課題が発生する。本発明を、前記公称寿命２万時間以上の照明用熱陰極蛍光ランプにも用いることにより前記バックライトでの検討結果と同様に始動時間が短くできるという効果が得ることができる。
【００７５】
なお、照明用熱陰極蛍光ランプの構成は、上述したバックライトに利用される熱陰極蛍光ランプと基本的には同じ構成であり、また、照明用熱陰極蛍光ランプを点灯させる点灯回路も、上述したバックライトに利用される熱陰極蛍光ランプを点灯させる点灯回路と基本的には同じ構成である。
また、上記の実施の形態で説明した四重フィラメントを用いた場合、フィラメントに流す予熱電流を８００ｍＡとすることで、図９〜図１１に示すように端子間グロー放電５２を生じさせることができる。
【００７６】
端子間グロー放電は、フィラメントの予熱電流が８００ｍＡの値のときに発生するものでなく、他の電流値であっても発生する。つまり、フィラメントで端子間グロー放電を発生させる電流値は、フィラメントの仕様や、放電空間内の封入ガスの状態、一対のリード線間の距離、ランプが点灯するまでの時間の長短等（所謂、上述のパラメータである。）によって適宜決まるものである。
【００７７】
本発明を実施する際の目安について説明する。
まず、端子間グロー放電を意図的に発生させるためには、フィラメントに予熱電流を流すことによってフィラメントの温度を上昇させ、結果的に、フィラメントに１５Ｖ前後（具体的には、１３Ｖ〜１７Ｖ）の電圧が印加すれば（図９〜図１１の端子間グロー放電が発生した際のフィラメント電圧は略１５Ｖである。）、端子間グロー放電が発生しやすい。
【００７８】
次に、端子間グロー放電を、黒化形成領域前に端子間グロー放電を発生させるためには、フィラメント電圧が１３Ｖ〜１７Ｖのときに、フィラメントの抵抗比が（Ｒｈ／Ｒｃ）が６．９以下であれば良い。
つまり、フィラメント電圧が１３Ｖ〜１７Ｖのときに、フィラメントの抵抗比が（Ｒｈ／Ｒｃ）が６．９以下となる構成のフィラメントを用い、そして、フィラメントに予熱電流を流して加熱し、最終的にフィラメントの電圧が１３Ｖ〜１７Ｖとなるようにフィラメントに予熱電流を流せば、本発明を実施することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明によれば、長寿命の熱陰極蛍光ランプを備えたバックライト及び照明装置でも始動時間を短くすることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 熱陰極蛍光ランプ
１１ 電極
１２ バルブ
１３ リード線
１４ フィラメント
１５ ビーズガラス
１６ 封止部
１７ 排気管
１８ 口金
２０ 筐体
２１ 反射板
２２ 補助反射板
２３ 反射シート
２４ 支柱
３０ 光学シート
３１ 偏向シート
３２ レンズシート
３３ 拡散シート
３４ 拡散板
４０ フィラメント予熱回路
４５ ランプ電力供給回路
５０ 黒化抑制手段
５１ 黒化形成領域
５２ 端子間グロー放電
６０ 液晶パネル
６２ 上カバー
６５ 画像表示領域
７０ 点灯回路
７２ 下カバー
７５ ランプホルダ
１００ バックライト
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトであって、
前記熱陰極蛍光ランプは、
内面に蛍光体が形成されたバルブと、
前記バルブ内に設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、
前記フィラメントを保持する一対のリード線と
から構成されており、
前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、
前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている、バックライト。
【請求項２】
前記バックライトは、さらに、点灯回路を備えており、
前記点灯回路は、
前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、
前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路と
から構成されている、請求項１に記載のバックライト。
【請求項３】
前記バックライトは、直下型の画像表示装置用のバックライトであることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
【請求項４】
前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプであることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
【請求項５】
前記熱陰極蛍光ランプの一本における一対の電極のうちの一個の前記フィラメントに１０．０ｍｇ以上のエミッタが塗布されていることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
【請求項６】
前記フィラメントは、四重コイルからなることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
【請求項７】
熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトの始動方法であって、
前記熱陰極蛍光ランプが有するフィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記フィラメントを保持する一対のリード線の間において端子間グロー放電を発生させ、それによって、前記熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制していることを特徴とする、バックライトの始動方法。
【請求項８】
前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプであることを特徴とする、請求項７に記載のバックライトの始動方法。
【請求項９】
公称寿命２万時間以上の熱陰極蛍光ランプであって、
前記熱陰極蛍光ランプは、
内面に蛍光体が形成されたバルブと、
前記バルブ内に設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、
前記フィラメントを保持する一対のリード線と
から構成されており、
前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、
前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている、熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記熱陰極蛍光ランプは、照明用であることを特徴とする、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１１】
前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプであることを特徴とする、請
求項９に記載の熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１２】
前記熱陰極蛍光ランプの一本における一対の電極のうちの一個の前記フィラメントに１
０．０ｍｇ以上のエミッタが塗布されていることを特徴とする、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１３】
前記フィラメントは、四重コイルからなることを特徴とする、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１４】
熱陰極蛍光ランプと、前記熱陰極蛍光ランプとを備える照明装置であって、
前記熱陰極蛍光ランプは、請求項９に記載の熱陰極蛍光ランプであり、
前記点灯回路は、
前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、
前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路と
から構成されている、照明装置。
【請求項１５】
公称寿命２万時間以上の熱陰極蛍光ランプの始動方法であって、
前記熱陰極蛍光ランプが有するフィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒
化形成領域に達する前の間に、前記フィラメントを保持する一対のリード線の間において
端子間グロー放電を発生させ、それによって、前記熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制していることを特徴とする、熱陰極蛍光ランプの始動方法。
【請求項１６】
前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命５万時間以上のランプであることを特徴とする、請
求項１５に記載の熱陰極蛍光ランプの始動方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008139711.tif 000014
【図２】
2008139711.tif 000015
【図３】
2008139711.tif 000016
【図４】
2008139711.tif 000017
【図５】
2008139711.tif 000018
【図６】
2008139711.tif 000019
【図７】
2008139711.tif 000020
【図８】
2008139711.tif 000021
【図９】
2008139711.tif 000022
【図１０】
2008139711.tif 000023
【図１１】
2008139711.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月20日(2009.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトであって、
前記熱陰極蛍光ランプは、
内面に蛍光体が形成されたバルブと、
前記バルブに設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、
前記フィラメントを保持する一対のリード線と
から構成されており、
前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、
前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている、バックライト。
【請求項２】
前記バックライトはさらに点灯回路を備えており、
前記点灯回路は、
前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、
前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路と
から構成されている請求項１に記載のバックライト。
【請求項３】
熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトの始動方法であって
前記熱陰極蛍光ランプが有するフィラメントの予熱時において、熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記フィラメントを保持する一対のリード線の間において端子間グロー放電を発生させ、それによって、前記熱陰極蛍光ランプの黒化の発生を抑制していることを特徴とする、バックライトの始動方法。
【請求項４】
熱陰極蛍光ランプであって、
前記熱陰極蛍光ランプは、
内面に蛍光体が形成されたバルブと、
前記バルブに設けられ熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、
前記フィラメントを保持する一対のリード線と
から構成されており、
前記熱陰極蛍光ランプには、黒化抑制手段が設けられており、
前記黒化抑制手段は、前記フィラメントの予熱時において前記熱電子の放射後から黒化形成領域に達する前の間に、前記一対のリード線の間にて端子間グロー放電を発生させるフィラメントによって実現されている、熱陰極蛍光ランプ。
【請求項５】
熱陰極蛍光ランプと、前記熱陰極蛍光ランプの点灯回路とを備える照明装置であって、
前記熱陰極蛍光ランプは、請求項４に記載の熱陰極蛍光ランプであり、
前記点灯回路は、
前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、
前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路から構成されている、
照明装置。
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱陰極蛍光ランプおよび点灯回路を備えたバックライトであって、
前記熱陰極蛍光ランプは、
内面に蛍光体が形成されたバルブと、
前記バルブに設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、
前記フィラメントを保持する一対のリード線と
から構成されており、
前記フィラメントは、フィラメントに１３〜１７Ｖの電圧が印加されたときのフィラメント抵抗Ｒｈを室温時のフィラメント抵抗Ｒｃで除した抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）が６．９以下（但し、５以下を除く）であり、
前記点灯回路は、フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路とから構成されている、
バックライト。
【請求項２】
熱陰極蛍光ランプおよび点灯回路を備えたバックライトの始動方法であって、
前記熱陰極蛍光ランプは、
内面に蛍光体が形成されたバルブと、
前記バルブに設けられ、熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、
前記フィラメントを保持する一対のリード線と
から構成されており、
前記フィラメントは、フィラメントに１３〜１７Ｖの電圧が印加されたときのフィラメント抵抗Ｒｈを室温時のフィラメント抵抗Ｒｃで除した抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）が６．９以下（但し、５以下を除く）であり、
前記点灯回路は、フィラメントの予熱時に、前記フィラメントに１３〜１７Ｖの電圧が印加するように予熱電流を流す、
バックライトの始動方法。
【請求項３】
熱陰極蛍光ランプであって、
前記熱陰極蛍光ランプは、
内面に蛍光体が形成されたバルブと、
前記バルブに設けられ熱電子を放出するエミッタが塗布されたフィラメントと、
前記フィラメントを保持する一対のリード線と
から構成されており、
前記フィラメントは、フィラメントに１３〜１７Ｖの電圧が印加されたときのフィラメント抵抗Ｒｈを室温時のフィラメント抵抗Ｒｃで除した抵抗比（Ｒｈ／Ｒｃ）が６．９以下（但し、５以下を除く）である、
熱陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
熱陰極蛍光ランプと、前記熱陰極蛍光ランプの点灯回路とを備える照明装置であって、
前記熱陰極蛍光ランプは、請求項３に記載の熱陰極蛍光ランプであり、
前記点灯回路は、
前記フィラメントの予熱時に予熱電流を流すフィラメント予熱回路と、
前記熱陰極蛍光ランプの点灯時に電力を供給するランプ電力供給回路から構成されている、
照明装置。
【国際調査報告】
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