(57)【要約】【課題】  長寿命のバックライトを提供する。【解決手段】  開口部１ｂ１、底部１ｂ２および側部１ｂ３を有するバックフレーム１ｂと、バックフレーム１ｂの開口部１ｂ１側に配置された光学面材４と、バックフレーム１ｂの底部１ｂ２との距離Ｄ２または光学面材４との距離Ｄ１の少なくとも一方が３．０ｍｍ以下になるようにバックフレーム１ｂ内部に配置されたＨＣＦＬ３とを具備し、ＨＣＦＬ３は略同一平面上に配置された一対のフィラメント３４ａ、３４ｂを有しており、一対のフィラメント３４ａ、３４ｂはバックフレーム１ｂの底部１ｂ２および光学面材４と略平行に配置されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部、底部および側部を有する筐体と、前記筐体の開口部側に配置された光学面材と、前記筐体の底部との距離または前記光学面材との距離の少なくとも一方が３．０ｍｍ以下になるように前記筐体内部に配置された熱陰極蛍光ランプとを具備し、
前記熱陰極蛍光ランプは略同一平面上に配置された一対のフィラメントを有しており、前記一対のフィラメントは前記筐体の底部および前記光学面材と略平行に配置されていることを特徴とするバックライト。
【請求項２】
フィラメント端部とガラス管との距離が１．０ｍｍ以下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３】
前記熱陰極蛍光ランプは常時予熱されながら点灯されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極蛍光ランプ（Hot Cathode Fluorescent Lamp：以下、ＨＣＦＬ）を用いた液晶ディスプレイ等に使用されるバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バックライトに使用する光源としては、冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lamp：以下、ＣＣＦＬ）が主流であったが、最近ではＨＣＦＬをバックライトに使用する試みがなされている。ＨＣＦＬは、特開２００５−４４５８１号公報（以下、特許文献１）にあるように、熱電子放射性物質（以下、エミッター）が塗布された一対のフィラメントをランプ両端に配設し、このフィラメントに通電することによって点灯するランプである。このＨＣＦＬはＣＣＦＬと比較して、ランプの直径が大きいという点で不利であるが、ランプに大電流を流せるために高光束が得られるという点で有利である。そのため、ＨＣＦＬを用いたバックライトでは、少ないランプ本数で高効率なバックライトを実現できると期待されている。ＨＣＦＬを用いたバックライトとしては、特開平９−１４６０９４号公報（以下、特許文献２）、特開平６−６７１７６号公報（以下、特許文献３）がある。
【０００３】
なお、バックライトに用いる光源には長寿命であることが要求される。そのため、バックライト用途のＨＣＦＬでは、図７のようにランプを点灯する高周波点灯回路ＨＦＬＣの他に、常時予熱ＰＡの回路を具備した回路により、ランプＬＰの始動時および定常点灯時、フィラメントを通電、加熱し、陰極降下電圧を低くした安定した状態で点灯するのが一般的である。常時予熱に関する発明としては、特開２００３−１３３０８９号公報（以下、特許文献４）や特開平６−２９５７８９号公報（以下、特許文献５）がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４４５８１号公報
【特許文献２】特開平９−１４６０９４号公報
【特許文献３】特開平６−６７１７６号公報
【特許文献４】特開２００３−１３３０８９号公報
【特許文献５】特開平６−２９５７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ＨＣＦＬを用いてバックライトを形成する場合、現在ではＣＣＦＬを用いたバックライトとほぼ同等の厚み（例えば、バックライト厚みが２５ｍｍ程度）を要求されている。そのため、ランプの直径が２〜４ｍｍ程度であるＣＣＦＬに対し、直径が１０ｍｍ程度か、それ以上であるＨＣＦＬでは、新たな問題が生じている。その中で最も問題となっているのは、ＨＣＦＬが短寿命になるという問題である。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みたもので、長寿命のバックライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のバックライトは、開口部、底部および側部を有する筐体と、前記筐体の開口部側に配置された光学面材と、前記筐体の底部との距離または前記光学面材との距離の少なくとも一方が３．０ｍｍ以下になるように前記筐体内部に配置された熱陰極蛍光ランプとを具備し、前記熱陰極蛍光ランプは略同一平面上に配置された一対のフィラメントを有しており、前記一対のフィラメントは前記筐体の底部および前記光学面材と略平行に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、長寿命のバックライトを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態のバックライトについて図面を参照して説明する。図１は第１の実施の形態のバックライトの全体図である。
【００１０】
バックライトの筐体は、フロントフレーム１ａとバックフレーム１ｂとで構成されている。フロントフレーム１ａは、バックライトの発光面側となる面が広く開口している。バックフレーム１ｂは、開口部１ｂ１、底部１ｂ２および側部１ｂ３とからなる有底開口の筐体である。バックフレーム１ｂの底部１ｂ２と側部１ｂ３の内面には、例えば反射シートを貼り付けることにより、反射効率の高い反射面が形成されている。また、底部１ｂ２には、所定の間隔でランプホルダー２ａ、２ｂが形成されている。ランプホルダー２ａ、２ｂは、それぞれが一対の金属板で構成されており、バネ性を有している。
【００１１】
バックフレーム１ｂの内部には、複数のＨＣＦＬ３がランプホルダー２ａ、２ｂにより保持され、それぞれがほぼ平行になるように配置されている。
【００１２】
ここで、ＨＣＦＬ３の構造について説明する。図２は、第１の実施の形態のＨＣＦＬの管軸方向の断面図である。
【００１３】
ＨＣＦＬ３は、例えば、軟質ガラスからなるガラス管３１で構成されている。ガラス管３１は、円筒部３１ａとその両端に形成されたフレアステム部３１ａ、３１ｂとからなる。ガラス管３１の内部には放電媒体として、水銀と希ガスが封入されている。希ガスとしては、アルゴン、キセノン、ネオン等を単体で、または混合して使用することができる。円筒部３１ａの内周面には、蛍光体３２が塗布されている。フレアステム部３１ａ、３１ｂには、ＨＣＦＬ３の内外方向に導入線３３ａ、３３ｂが封着されている。一般的には、導入線３３ａ、３３ｂはそれぞれ一対で構成されている。ガラス管３１内に位置する導入線３３ａ、３３ｂの先端には、螺旋状のタングステン線からなるフィラメント３４ａ、３４ｂが接続されている。フィラメント３４ａ、３４ｂは、導入線３３ａ、３３ｂ間の略中央付近がさらに螺旋状に形成されており、熱電子放射物質（エミッター）が塗布されている。なお、フィラメント３４ａ、３４ｂの接続は、導入線３３ａ、３３ｂの先端を折り返し、フィラメント３４ａ、３４ｂの両端を加締めることによって行われている。
【００１４】
ＨＣＦＬ３の両端には、樹脂製のソケット３５ａ、３５ｂが接続されている。なお、一対の導入線３３ａ（３３ｂ）を絶縁可能であれば金属製であっても良い。ソケット３５ａ、３５ｂには、例えばリン青銅からなる端子３６ａ、３６ｂが形成されている。端子３６ａ、３６ｂは、それぞれソケット３５ａ、３５ｂの側面および底面に位置しており、底面では半田３７ａ、３７ｂによって導入線３３ａ、３３ｂと接続されている。なお、フレアステム部３１ａ、３１ｂとソケット３５ａ、３５ｂとの間には、ガラス管３１とソケット３５ａ、３５ｂを接続するためにセメント３８ａ、３８ｂが固着されている。
【００１５】
ここで、図２（ｂ）からわかるように、フィラメント３４ａ、３４ｂは、
略同一平面上に配置されている。「フィラメントが略同一平面上に配置されている」とは、フィラメント３４ａ、３４ｂが同じ平面状に存在するように配置されていることを意味する。ただし、製造上、フィラメント３４ａ、３４ｂを完全な同一平面上に載せることは困難であり、また誤差程度のずれであれば本発明の効果を得るのに支障がないため、フィラメント３４ａ、３４ｂが多少のねじれ関係にあったり、管軸に平行な直線Ｂ−Ｂ’に対し、多少上下している関係にあってもよい。
【００１６】
バックフレーム１ｂの開口部１ｂ１には、光学面材４が配置されている。光学面材４としては、拡散板や透明板等の板や、拡散シート、プリズムシート、偏光シート等のシートを単体または複数組み合わせて使用することができる。また、拡散板としてＨＣＦＬ３の直上は光の透過を抑制し、ＨＣＦＬ３間では光の透過を増加させるようなパターンが形成された拡散板を用いても良い。
【００１７】
ここで、バックライト内でのＨＣＦＬ３の配置について図３を用いて説明する。図３は、図１のＡ−Ａ’断面を矢印方向から見た図である。
【００１８】
各ＨＣＦＬ３は、上記のとおりランプホルダー２ａ（２ｂ）に保持されてバックライト内に配置されている。その際、各ＨＣＦＬ３のフィラメント３４ａ（３５ｂ）は、底部１ｂ２および光学面材４と略平行の関係を維持している。「略平行」とは底部１ｂ２および光学面材４と平行な直線Ｃ−Ｃ’上にフィラメント３４ａ（３５ｂ）が位置しているか、その直線Ｃ−Ｃ’に対し、±１５°までの誤差は含むものとする。なお、ＨＣＦＬ３のソケット３５ａ（３５ｂ）は側面から端子３６ａ（３６ｂ）が突出しており、その端子３６ａ（３６ｂ）がランプホルダー２ａ（２ｂ）に嵌合固定されているため、使用中にＨＣＦＬ３が周方向に回転して上記位置関係がずれることはなく、半永久的にその位置関係が維持される。ちなみに、両端に位置するＨＣＦＬ３は、熱的影響を小さくするために、バックフレーム１ｂの側面１ｂ３と十分に離間させるのが望ましい。
【００１９】
以下に本実施の形態の一仕様を示す。
【００２０】
バックライト：サイズ＝３２インチ（約４２０ｍｍ×約７５０ｍｍ）、厚さＴ＝２５ｍｍ、
ＨＣＦＬ３：ランプ外径Ｒ＝１５．５ｍｍ、ランプ長＝７２０ｍｍ、放電媒体＝水銀＋０．６７ｋＰａのアルゴン、蛍光体層３２＝ＲＧＢをブレンドした３波長蛍光体、フィラメント３４ａ、３４ｂ＝タングステン、エミッター＝（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）Ｏ、
光学面材４：拡散板＋拡散シート、
ランプ配置：使用本数＝８灯、ＨＣＦＬ３−拡散板４１間の距離Ｄ１＝２．５ｍｍ、ＨＣＦＬ３−底部１ｂ２間の距離Ｄ２＝２．０ｍｍ、ランプピッチＰ＝５０ｍｍ、フィラメント３４ａ、３４ｂは底部１ｂ２および光学面材４に対して平行配置、
図４は、ＨＣＦＬ−底部間の距離Ｄ２を変化させたときの実施例と比較例のランプ寿命を示す図である。なお、実施例は上記仕様、比較例はフィラメント３４ａ、３４ｂを光学面材４および底部１ｂ２に対して垂直に配置している。実際の試験では、バックライトを縦置きにするとともに、光学面材４を外した状態である。また、点灯条件として、図７のような回路（特別な構成ではないため詳細は省略）により、常時予熱を行っている。
【００２１】
結果からわかるように、ＨＣＦＬ−底部間の距離Ｄ２が３．０ｍｍ以上では実施例と比較例とでランプ寿命にほとんど差はないが、Ｄ２が３．０ｍｍ以下では小さくなるほどランプ寿命の差は大きくなっている。例えば、Ｄ２が２．０ｍｍでは約８００時間、１．０ｍｍでは約１５００時間、実施例と比較例にはランプ寿命に差が生じている。また、実施例と比較例について、ＨＣＦＬ−光学面材間の距離Ｄ１を変化させて試験した場合でも、ほぼ図４と同じ傾向であった。さらに、フィラメント塗布するエミッターの量を実施例や比較例よりも増やし、寿命を大幅に改善した仕様においても、図４と同様の結果が得られた。したがって、本発明はＤ１またはＤ２のどちらかが３．０ｍｍ以下において特に効果のある発明であるといえよう。
【００２２】
このような結果となった原因としては、点灯中のフィラメント３４ａ、３４ｂの温度分布にあると考えられる。
【００２３】
図５は、図６に示す実施例のＸ、Ｙ地点および比較例のＸ’、Ｙ’地点において管壁温度を測定した結果を示す図である。なお、Ｄ１＝２．５ｍｍ、Ｄ２＝２．０ｍｍに設定してある。また、管壁温度は熱電対を用いて測定している。
【００２４】
結果からわかるように、実施例ではＸ地点とＹ地点とで１℃程度の温度差しかないのに対し、比較例ではＸ’地点とＹ’地点とで５℃程度の温度差が生じている。ランプ電流を増減してもほぼ同様である。ここで、管壁温度はフィラメント温度と相関がある。そのため、比較例ではフィラメント温度もＸ’地点で高く、Ｙ’地点で低くなっていると考えられ、実際にフィラメント３４ａ、３４ｂのＸ’地点とＹ’地点とで数十度の差が生じていると予想される。このＹ’地点での温度低下は、フィラメント３４ａ、３４ｂの熱がフィラメント端部に近接するガラス管３１を介して近接する底部１ｂ２に逃げたため生じたと考えられる。つまり、フィラメント端部が底部１ｂ２や光学面材４に近接する場合、それらがヒートシンクとなりフィラメント端部の温度を低下させたと推測される。
【００２５】
ここで、常時予熱を行う場合においては、フィラメント３４ａ、３４ｂが約８００℃で点灯されている。この際、フィラメント全域において温度分布が均一であると不均一である場合と比較してエミッターの消耗が抑制され、フィラメント３４ａ、３４ｂの寿命が長くなることを発明者は発見している。そのため、フィラメント寿命を長くするためには、比較例のようにフィラメント３４ａ、３４ｂの部分部分で点灯時に温度差がある状態は避けなければならない。そこで、ヒートシンクとなる底部１ｂ２や光学面材４とフィラメント３４ａ、３４ｂとを平行に配置することで、フィラメント全域において温度分布を均一に近づけ、ＨＣＦＬ３の長寿命化を実現することができた。
【００２６】
なお、ＨＣＦＬでは、長寿命、高効率のために可能な限りフィラメント全長を長くすることが望まれ、一方で、ガラス管３１の直径Ｒは小さいほうが望まれる。そのため、フィラメント端部−ガラス管間の距離Ｄ３は小さく設計されるが、この設計において底部１ｂ２や光学面材４が近接するとさらにフィラメントの温度分布が不均一になる傾向が見られた。したがって、Ｄ３が１．０ｍｍ以下の場合、本発明の構成を適用することはなお効果的である。
【００２７】
したがって、本実施の形態では、底部１ｂ２との距離Ｄ２または光学面材４との距離Ｄ１の少なくとも一方が３．０ｍｍ以下になるようにＨＣＦＬ３が筐体１ｂ内部に配置された場合において、ＨＣＦＬ３のフィラメント３４ａ、３４ｂを底部１ｂ２および光学面材４と略平行に配置することにより、フィラメント全域において温度分布を均一に近づけることができるため、フィラメントの寿命が長くなり、長寿命なバックライトを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施の形態のバックライトの全体図。
【図２】ＨＣＦＬの断面図。
【図３】図１のＡ−Ａ’断面を矢印方向から見た図。
【図４】ＨＣＦＬ−底部間の距離Ｄ２を変化させたときの実施例と比較例のランプ寿命を示す図。
【図５】図６に示す実施例のＸ、Ｙ地点および比較例のＸ’、Ｙ’地点において管壁温度を測定した結果を示す図。
【図６】実施例と比較例の管壁温度測定ポイントを説明するための図。
【図７】常時予熱回路の概略図。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ  フロントフレーム
１ｂ  バックフレーム
１ｂ１  開口部
１ｂ２  底部
２ランプホルダー
３  ＨＣＦＬ
３４ａ、３４ｂ  フィラメント
４  光学面材
【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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