(57)【要約】【課題】蛍光ランプにおいて、発光効率の向上を図る。【解決手段】蛍光ランプ１の、ガラス管２の外径を５．０ｍｍ以下とし、螺旋状のコイル部４ａの芯線の、電子放出物質が被着されている被着面積を、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満とする。【選択図】図１
2008053117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内部に、不活性ガス及び水銀が封入された蛍光ランプであって、
前記ガラス管の両端部に設けられる電極が、前記ガラス管の管軸を長手方向として螺旋状に配置された芯線を有し、前記芯線の少なくとも一部に、電子放出物質が被着され、
前記ガラス管の外径が、５．０ｍｍ以下であり、
前記芯線の、前記電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満である
ことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
前記芯線が、前記螺旋状よりも細かい螺旋構造によって、前記螺旋状の配置を構成している
ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
前記芯線が、レニウム（Ｒｅ）及びタングステン（Ｗ）による合金を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項４】
蛍光ランプを備える光源装置であって、
前記蛍光ランプが、
ガラス管の内部に、不活性ガス及び水銀が封入された蛍光ランプであって、
前記ガラス管の両端部に設けられる電極が、前記ガラス管の管軸を長手方向として螺旋状に配置された芯線を有し、前記芯線の少なくとも一部に、電子放出物質が被着され、
前記ガラス管の外径が、５．０ｍｍ以下であり、
前記芯線の、前記電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満である
ことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
蛍光ランプを備える表示装置であって、
前記蛍光ランプが、
ガラス管の内部に、不活性ガス及び水銀が封入された蛍光ランプであって、
前記ガラス管の両端部に設けられる電極が、前記ガラス管の管軸を長手方向として螺旋状に配置された芯線を有し、前記芯線の少なくとも一部に、電子放出物質が被着され、
前記ガラス管の外径が、５．０ｍｍ以下であり、
前記芯線の、前記電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満である
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
ガラス管の内部に不活性ガス及び水銀が封入された蛍光ランプの点灯方法であって、
前記蛍光ランプは、前記ガラス管の両端部に設けられる電極が、前記ガラス管の管軸を長手方向として螺旋状に配置された芯線を有し、前記芯線の少なくとも一部に、電子放出物質が被着され、
前記ガラス管の外径が、５．０ｍｍ以下であり、
前記芯線の、前記電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満であり、
前記蛍光ランプの点灯を、高周波インバーターによって前記電極に対し継続的に予熱電流を流した後、ランプ電流１００ｍＡ以下で開始する
ことを特徴とする蛍光ランプの点灯方法。
【請求項７】
前記芯線が、タングステンを含み、
前記予熱電流の値を、３．８≦（Ｒｈ／Ｒｃ）≦４．８となる範囲で選定する
ことを特徴とする請求項６に記載の蛍光ランプの点灯方法。
（ただし、Ｒｈはコイルに予熱電流を流したときのコイルの抵抗値、Ｒｃは室温でのコイルの抵抗値。）
【請求項８】
前記芯線が、レニウム及びタングステンによる合金を含み、
前記予熱電流の値を、２．７≦（Ｒｈ／Ｒｃ）≦３．３となる範囲で選定する
ことを特徴とする請求項６に記載の蛍光ランプの点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプと、この蛍光ランプを備える光源装置、この光源装置を備える表示装置、及び蛍光ランプの点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイをはじめとする、所謂フラットパネルディスプレイと呼称される表示装置においては、光出力に寄与する光学素子（液晶素子など）が、自発光素子ではなく、外部から与えられる光を変調する受動型素子であるため、この光学素子とは別に、照明となる光源装置が設けられている。
この光源装置は、一般に、高輝度化、高効率化、大型化に有利とされる直下(ダイレクト)方式と、小型化、薄型化、低消費電力化に有利とされるエッジライト（サイドライト）方式との２種類がある。
【０００３】
直下方式は、ディスプレイ面（表面）に対向する背面（裏面）に、複数のランプによる光源装置が設けられた構造を有する。このため、光源装置からの光をより直接的に利用できるが、その反面、薄型化が困難で、消費電力も大きい。
一方、エッジライト方式は、ディスプレイ面に対向する背面に、例えばアクリル製板状の導光部（ライトガイド）が配置され、この導光部の端部（ディスプレイの側面側）に光源装置が設けられた構造を有する。導光部で光が拡散されるため、薄型化や低消費電力化が図られる反面、画面サイズが大きくなるにつれ、導光部などの重量も増大する。なお、このエッジライト方式は更に、光源装置の位置が背面側であるバックライトタイプと、光源装置の位置が表面側で、光学素子における反射または半透過(反射と透過のハイブリット)により生じる反射光を利用するフロントライトタイプとに分類される。
【０００４】
ところで、近年では、携帯電話などの小型の表示装置のみならず、大型の表示装置においても、薄型化が進む傾向にある。冷陰極型の蛍光ランプは発光効率が低いため、大型の表示装置に組み込まれると、消費電力の増大が問題となるのみならず、点灯電圧が高いため、管長を長くすることも困難になる。
このため、冷陰極型に比べて、高発光効率（低消費電力）で、管長を長くするのにも適した熱陰極型の蛍光ランプが注目されている。
【０００５】
しかし、熱陰極型の蛍光ランプについては、寿命が短いことが指摘されている。このため、長寿命化を目的として、様々な提案がなされている。
例えば、蛍光管（蛍光ランプのガラス管）の内径を大きめにとり（例えば９．６ｍｍ）、電子放出物質の表面積を増大させる（例えば５０ｍｍ２〜２００ｍｍ２）ことによって、電極の予熱なしでの点灯を可能とし、長寿命化を図る手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、例えば、電子放出物質にアルカリ土類金属のタンタル酸塩を用い、陰極輝点（ホットスポット）の温度を１１００℃から１３００℃になるようフィラメントに予熱電流を流す点灯方法により長寿命化を図る手法も提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、これらの手法は、比較的大型の蛍光ランプでは可能であるものの、より小さい蛍光管に対して、例えばガラス管の外径が５．０ｍｍ以下である場合などには、適切でなくなるおそれがある。
例えば、特許文献１に記載された手法に基づいて、蛍光管の外径が５．０ｍｍ以下の場合に電子放出物質の表面積を５０ｍｍ２以上にしようとすると、電極の長さ（ガラス管の管軸に沿う長手方向の寸法）を増大せざるを得なくなる。電極自体は、発光しない所謂無効発光部分であるため、例えばディスプレイ面の周囲の枠（狭額縁）の幅よりも電極が大きくなると、実質的なディスプレイ面の面積が減少してしまう。また、例えば、特許文献２に記載された手法に基づく場合には、電極の形状が（管軸ではなく）管径を長手方向とする一軸上のコイル形状となっているために、蛍光管の外径とランプ電流とが、それぞれ、１５ｍｍ以上、２００ｍＡ以上に、ならざるを得ないと考えられる。
【０００７】
一方で、より小さい蛍光管（例えば外径５．０ｍｍ以下）において、比較的低いランプ電流（例えば１００ｍＡ以下）で点灯させることを考慮した手法も提案されている（例えば特許文献３参照）。
しかしながら、このような蛍光管において、特許文献２に記載されている手法のように予熱電流を適正値にすると、陰極輝点が発生しなくなる。これは、ランプ電流が大きい場合には、電極から放出される熱電子が不足した状態であるため、電極がイオン衝撃を受け、２次電子でランプ電流が補われることにより、そのイオン衝撃を受けて温度上昇した個所が陰極輝点として観測されるためである。すなわち、特許文献２に記載されている手法は、この輝点温度を適正化してイオン衝撃と温度上昇による電子放出物質の蒸発もともに最小限に抑えるものである。
【０００８】
これに対し、より小さい蛍光管において、比較的低いランプ電流で点灯させる場合には、ある予熱電流以上ではランプ電流すべてを電極からの熱電子放射でまかなえるため、陰極輝点が生成しないと考えられる。すなわち、より小さい蛍光管（例えば外径５．０ｍｍ以下）において、比較的低いランプ電流（例えば１００ｍＡ以下）で点灯させる場合には、陰極輝点の生成ではなく、別の観点で長寿命化のための最適化を図る必要がある。特に、より小さい蛍光管においては、蛍光ランプを構成するコイル（フィラメント）の単位面積あたりの電流密度が高くなる傾向が強く、これが短寿命化につながるおそれがある。また、電極の形状等によっても、許容できる電流密度に変化が生じてしまう。
【特許文献１】特開平1-35848号公報
【特許文献２】特開平6-111762号公報
【特許文献３】特開2005-235749号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、より小さい蛍光管を有しながらも、長寿命化が図られた蛍光ランプと、この蛍光ランプを備える光源装置、この光源装置を備える表示装置、及び長寿命化を可能とする蛍光ランプの点灯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】
本発明に係る蛍光ランプは、ガラス管の内部に、不活性ガス及び水銀が封入された蛍光ランプであって、前記ガラス管の両端部に設けられる電極が、前記ガラス管の管軸を長手方向として螺旋状に配置された芯線を有し、前記芯線の少なくとも一部に、電子放出物質が被着され、前記ガラス管の外径が、５．０ｍｍ以下であり、前記芯線の、前記電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る光源装置は、蛍光ランプを備える光源装置であって、前記蛍光ランプが、  ガラス管の内部に、不活性ガス及び水銀が封入された蛍光ランプであって、前記ガラス管の両端部に設けられる電極が、前記ガラス管の管軸を長手方向として螺旋状に配置された芯線を有し、前記芯線の少なくとも一部に、電子放出物質が被着され、前記ガラス管の外径が、５．０ｍｍ以下であり、前記芯線の、前記電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る表示装置は、蛍光ランプを備える表示装置であって、前記蛍光ランプが、  ガラス管の内部に、不活性ガス及び水銀が封入された蛍光ランプであって、前記ガラス管の両端部に設けられる電極が、前記ガラス管の管軸を長手方向として螺旋状に配置された芯線を有し、前記芯線の少なくとも一部に、電子放出物質が被着され、前記ガラス管の外径が、５．０ｍｍ以下であり、前記芯線の、前記電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る蛍光ランプの点灯方法は、ガラス管の内部に不活性ガス及び水銀が封入された蛍光ランプの点灯方法であって、前記蛍光ランプは、前記ガラス管の両端部に設けられる電極が、前記ガラス管の管軸を長手方向として螺旋状に配置された芯線を有し、前記芯線の少なくとも一部に、電子放出物質が被着され、前記ガラス管の外径が、５．０ｍｍ以下であり、前記芯線の、前記電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満であり、前記蛍光ランプの点灯を、高周波インバーターによって前記電極に対し継続的に予熱電流を流した後、ランプ電流１００ｍＡ以下で開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る蛍光ランプによれば、ガラス管の外径が、５．０ｍｍ以下であり、芯線の、電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満であることから、発光効率の向上が図られる。
【００１５】
本発明に係る光源装置によれば、蛍光ランプの、ガラス管の外径が５．０ｍｍ以下であり、芯線の、電子放出物質が被着されている被着面積が１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満であることから、蛍光ランプの発光効率向上により、高輝度化及び省電力化の少なくとも一方が図られる。
【００１６】
本発明に係る表示装置によれば、蛍光ランプの、ガラス管の外径が５．０ｍｍ以下であり、芯線の、電子放出物質が被着されている被着面積が、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満であることから、蛍光ランプの発光効率向上により、高輝度化及び省電力化の少なくとも一方が図られる。
【００１７】
本発明に係る蛍光ランプの点灯方法によれば、蛍光ランプの、ガラス管の外径が５．０ｍｍ以下であり、芯線の、電子放出物質が被着されている被着面積が１ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満であり、前記蛍光ランプの点灯を、高周波インバーターによって前記電極に対し継続的に予熱電流を流した後、ランプ電流１００ｍＡ以下で開始することから、蛍光ランプの長寿命化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
＜蛍光ランプの実施の形態、及び蛍光ランプの点灯方法の実施の形態＞
最初に、本発明に係る蛍光ランプの実施の形態、及び蛍光ランプの点灯方法の実施の形態を説明する。
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、本実施形態に係る蛍光ランプの概略断面図と、この蛍光ランプの要部の概略断面図である。
【００２０】
本実施形態に係る蛍光ランプ１は、図１Ａに示すように、熱陰極型の蛍光ランプであり、断面円筒型の細長いガラス管２の両端に、電極３が設けられている。
本実施形態において、ガラス管２は、前述した表示装置の薄型化にも対応できる太さとして、外径５．０ｍｍ以下のものを用いる。なお、電極３（特にコイル部）を内部に設ける必要があることから、外径は少なくとも１．４ｍｍ以上とする。
ガラス管２の内面には、所定の範囲で蛍光体２ａが塗布されており、ガラス管２の内部には、アルゴン（Ａｒ）あるいはネオン（Ｎｅ）等の不活性ガス（希ガス）と、発光物質である水銀（Ｈｇ）とが封入されている。
【００２１】
電極３は、図１Ｂに示すように、コイル部４ａとこのコイル部４ａから繋がる第１のリード部４ｂおよび第２のリード部４ｃとからなるヒータ４を備える。
本実施形態において、ヒータ４は、タングステン（Ｗ）と、レニウム−タングステン合金（Ｒｅ−Ｗ）との少なくとも一方を含む芯線を有する。中でも、レニウム−タングステンを主たる材料とする芯線は、加熱時の強度に優れることから、特に好ましい。
【００２２】
また、ヒータ４を覆う電子放出物質３ａの例としては、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）からなる３元アルカリ土類金属酸化物が挙げられる。なお、電子放出物質３ａとしては二元のバリウム酸化物でも良い。あるいは、一般的に熱陰極型蛍光ランプ用の電子放出物質として知られているように上述したアルカリ土類金属酸化物に酸化ジルコニウムを１〜５重量％程度添加しても良い。
なお、ガラス管２の外径が５．０ｍｍ以下である本実施形態において、芯線の、電子放出物質が被着されている被着面積は、１ｍｍ２以上５０ｍｍ２以下とすることが好ましい。５０ｍｍ２よりも大きい場合には、前述したように電極の長さ（コイル部４ａの長さ）を増大させる必要が生じるために狭額縁の幅に収めることが困難となる一方、１ｍｍ２未満の場合には電流密度が極端に高くなって短寿命化につながるおそれがあるからである。
【００２３】
図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、本実施形態に係る蛍光ランプ１の、電極３の構成を示す、先端側から見た斜視図、及び後端側から見た斜視図である。また、図２Ｃは、この電極３に設けられるヒータ４（コイル４ａ）の概略構成図である。
【００２４】
本実施形態に係る蛍光ランプ１において、電極３は、図２Ａに示すように、ヒータ４を支持する第１のヒータタブ５ａと第２のヒータタブ５ｂとを備える。第１のヒータタブ５ａは第１の接続部材であって、ヒータ４の第１のリード部４ｂの後端側が溶接により接続される。第２のヒータタブ５ｂは第２の接続部材であって、第２のリード部４ｃの後端側が溶接により接続される。
第１のヒータタブ５ａおよび第２のヒータタブ５ｂは例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）等による板材である。なお、後述する製造方法で説明するが、電極３の製造時には第１のヒータタブ５ａと第２のヒータタブ５ｂは一体物で接続補強部材として機能し、製造工程中に分離される。
【００２５】
また、電極３は、図２Ｂに示すように、第１のヒータタブ５ａと第２のヒータタブ５ｂを介して第１の導入線６ａと第２の導入線６ｂ（図１Ｂ参照）に接続される。第１の導入線６ａと第２の導入線６ｂはガラス管２の両端に備えられ、互いが略平行で、ガラス管２の端部を外部から内部へと貫通している。
第１の導入線６ａのガラス管２の内部へ延びている部分の先端側に第１のヒータタブ５ａが溶接により接続され、第２の導入線６ｂのガラス管２の内部へ延びている部分の先端側に第２のヒータタブ５ｂが溶接により接続される。
【００２６】
このように、第１の導入線６ａおよび第２の導入線６ｂに支持される電極３は、ヒータ４のコイル部４ａがガラス管２の管軸を長手方向とする配置となる。このため、放電によって生じるイオンは主にコイル部４ａの先端に衝突することになり、コイル部４ａの側面ではイオンの衝突による電子放出物質３ａの飛散が発生しにくい構成となる。
また、電極３はコイル部４ａの後端側から延びる２本のリード部でヒータ４を導入線に支持するので、ヒータ４にはテンションが掛からない構成であり、断線が発生しにくい構成となる。
【００２７】
更に、本実施形態では、電極３にスリーブ７を備えることで電子放出物質３ａの飛散や蒸発を防ぐ。スリーブ７は飛散防止部材の一例で、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等で構成され、両端が開口した円筒形状を有する。
スリーブ７は内側にヒータ４のコイル部４ａが略平行となる向きで挿入され、スリーブリード８によって第１のヒータタブ５ａに取り付けられる。これにより、スリーブ７はコイル部４ａの先端側と後端側を開放した形態でコイル部４ａの周囲を覆う。
なお、スリーブリード８は第１のヒータタブ５ａおよび第２のヒータタブ５ｂと同様に例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）で構成される。また、本例では第１のヒータタブ５ａにスリーブリード８を固定することとしたが、第２のヒータタブ５ｂに固定してもよい。
【００２８】
ここで、スリーブ７の内径はヒータ４のコイル部４ａの外径より大きく、スリーブ７の内側にヒータ４のコイル部４ａを略平行となる向きで挿入したときに、スリーブ７にコイル部４ａが接触しないように構成される。
また、スリーブ７の外径はガラス管２の内径より小さく、スリーブ７とガラス管２が接触しないように構成される。
【００２９】
更に、スリーブ７の開口端面７ａより、コイル部４ａの先端部が突出しない位置関係となるように、スリーブ７の取付位置が設定される。なお、スリーブ７とヒータ４の位置関係は、スリーブ７の開口端面７ａよりコイル部４ａの先端部が内側に入り込んでいる位置関係が望ましいが、スリーブ７の開口端面７ａとコイル部４ａの先端部が同一面に位置していても良い。
【００３０】
また、スリーブ７の長さをコイル部４ａの長さより長くし、コイル部４ａの側面全体がスリーブ７で覆われる形状とする。
なお、上述したガラス管２の内面の蛍光体２ａの塗布範囲は、電極３のスリーブ７の開口端面７ａより若干外側となる位置までとする。この蛍光体２ａが塗布された範囲が蛍光ランプ１の発光部分となる。
【００３１】
本実施形態において、ヒータ４を構成する芯線は、例えば図２Ｃに示すように、より細かい螺旋構造が、互いに非接触とされながら、全体として螺旋状に配置された構成を有している。
すなわち、本実施形態において、ヒータ４のコイル部４ａは、二重螺旋形状（所謂ダブルヘリカル形状）の芯線によって、より大まかには略円筒型の、コイル部４ａとして形成されている。コイル部４ａの後端からは、図２Ｂに示したように、２本のリード部４ｂ，４ｃが外部へ向けて延在している。
このように、コイル部４ａを二重螺旋形状とすると、コイル部４ａを形成する芯線の実質全長が長くなるため、コイル部４ａの表面積を増加させることができる。これにより、コイル部４ａに塗布される電子放出物質３ａの量を増やすことができる。
【００３２】
なお、図示しないが、コイル部４ａは、三重螺旋形状を有する、所謂トリプルヘリカル形状とされていてもよい。また、コイル部４ａは、芯線を単純に螺旋状に巻いたシングルヘリカル形状でも良い。ただし、ヒータ４を三重螺旋形状とすると、コイル部４ａの直径が大きくなるので、ガラス管２の細径化とコイル部４ａの実質長の確保とを共にを図るためには、ヒータ４は二重螺旋形状とすることが望ましい。
いずれの螺旋形状をとる場合にも、芯線の全体的形状（つまりコイル部４ａの全体的形状）は、例えば図２Ｃにおける縦方向を長手方向とするように、ガラス管２の管軸を長手方向として配置される。
【００３３】
このような蛍光ランプ１の具体的構成例としては、外径２．０ｍｍ，内径１．６ｍｍのガラス管２の内壁に紫外線で励起される蛍光体が塗布され、ガラス管２の両端に、電子放出物質３ａを被着したＲｅ−Ｗの芯線からなるコイル形状の電極３が封着されることによって、不活性ガス及び水銀が、所定の圧力（例えば２５〜４０Ｔｏｒｒ）及び量（例えば２〜３ｍｇ）で封入された例を挙げることができる。
また、電極３の具体的構成例としては、Ｒｅ−Ｗによる芯線に関して、芯線径０．０１７ｍｍ、１次マンドレル径（図２Ｃ中のａ）０．０８ｍｍ、1次ターン数１７０ターン、２次マンドレル径（図２Ｃ中のｂ）０．４ｍｍ、１次ピッチ（図２Ｃ中のｃ）０．０４ｍｍ、２次ピッチ（図２Ｃ中のｄ）０．６ｍｍとした、外径０．６５ｍｍ，全長１．９ｍｍのコイル部４ａを有する構成を挙げることができる。この構成による場合、芯線の少なくとも一部に電子放出物質３ａがディッピングおよび吹付け塗布されることにより、外径０．９ｍｍのダブルヘリカルのコイル部４ａが構成される。
【００３４】
図３は、本実施形態に係る蛍光ランプの一例で測定した、電子放出能力の温度依存性を示す説明図である。なお、この測定において、電子放出物質の表面積は４．６ｍｍ２とした。
図３の結果より、この蛍光ランプについては、ランプ電流１０ｍＡｒｍｓで使用する場合、電極における平均電流密度は０．１２Ａ／ｃｍ２であるが、これを得るためには、６００℃における電子放出能力が必要であることが明らかとなった。
【００３５】
図４は、本実施形態に係る蛍光ランプの一例における、コイル芯線の材料変化に応じた、Ｒｈ／Ｒｃと芯線温度との関係を示す説明図である。なお、Ｒｈはコイルに予熱電流を流したときのコイルの抵抗値、Ｒｃは室温でのコイルの抵抗値を示す。タングステン（Ｗ）の芯線においても、レニウム−タングステン合金（Ｒｅ−Ｗ）の芯線においても、温度上昇に伴って抵抗値が高くなる。
【００３６】
従って、図３の測定を行った例における電極形状とランプ電流の場合、例えばレニウム−タングステン合金においては、予熱条件としてＲｈ／Ｒｃは２．７以上に設定すれば、温度として６００℃以上にでき、熱電子でランプ電流をまかなえることになる。
一方、一般に電子放出物質はＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯの３元共晶酸化物からなるが、この電子放出物質については、極端に高温になるとＢａＯが経時的に蒸発し枯渇してしまうため、短寿命化の要因となる。したがって、実用上問題ない範囲は８００℃以下であり、Ｒｈ／Ｒｃは３．３以下となる。
【００３７】
したがって、芯線がレニウム及びタングステンによる合金を含む場合には、予熱電流の値を２．７≦（Ｒｈ／Ｒｃ）≦３．３の範囲で選定することが好ましいと考えられる。
なお、この芯線がレニウム及びタングステンによる合金を含む場合と同様に、芯線が単体のタングステンを含む場合についても、予熱電流の値を、３．８≦（Ｒｈ／Ｒｃ）≦４．８の範囲で選定することが好ましいと考えられる。
【００３８】
次に、本発明に係る蛍光ランプの点灯方法の実施の形態を説明する。
本実施形態では、前述した実施形態に係る蛍光ランプ１を用いる場合を例として、説明を行う。
【００３９】
まず、本実施形態に係る蛍光ランプ１の基本動作について説明する。
動作としては、まず、各電極３を構成するヒータ４のリード部４ｂ，４ｃ間に電圧を印加するために、第１の導入線６ａ及び第２の導入線６ｂの間に例えば５Ｖ程度の電圧を印加し、予熱電流によって電子放出物質３ａを加熱する。これにより、電子放出物質３ａから熱電子が放出される。加熱後、両電極３の間に、インバーターを用い、高周波で例えば３００Ｖ程度の電圧を印加する。なお、管径（外径）５．０以下では、ランプ電流を１００ｍＡ以上にしても輝度が飽和してしまうため、ランプ電流は１００ｍＡ以下となる。
【００４０】
電圧印加により、電子放出物質３ａから電子が放出され電極３の間でアーク放電が発生する。なお、電極３の間でアーク放電が発生した後は、両電極３の間に例えば１００Ｖ程度の電圧を印加するとともに、各電極３に例えば２Ｖ程度の電圧を印加することによって予熱電流を継続的に流す。
電子放出物質３ａから放出された電子は、アーク放電によって加速され、水銀原子に衝突し、水銀原子を励起する。励起された水銀原子は紫外線を放出する。この紫外線が蛍光体２ａによって可視光に変換されることにより、蛍光ランプ１が発光する。
【００４１】
なお、放電中に生じたイオンは電極３に衝突し、電子放出物質３ａを飛散させる要因となるが、コイル部４ａがガラス管２の管軸に沿った方向を長手方向として配置されるので、イオンは主にコイル部４ａの先端部に衝突する。このため、コイル部４ａの側面の大部分では電子放出物質３ａの飛散が抑えられる。一方、コイル部４ａはスリーブ７に挿入され、スリーブ７の開口端面７ａがコイル部４ａの先端部より突出していることから、コイル部４ａの先端部へのイオンの衝突も低減される。これにより、長期間にわたって電子放出物質３ａの枯渇を抑えることができる。従って、電極３は長期間にわたり電子を放出でき、蛍光ランプ１の長寿命化を図ることができる。
【００４２】
電子放出物質３ａは、ヒータ４の加熱により蒸発するが、仮にスリーブ７を備えない場合には、蒸発した電子放出物質３ａはガラス管２の内面に蒸着してしまう。これに対して、コイル部４ａがスリーブ７に挿入される形態とすることにより、ヒータ４から蒸発した電子放出物質３ａはスリーブ７の内面に蒸着する。ヒータ４が加熱されることでスリーブ７も加熱され、スリーブ７に付着している電子放出物質３ａからも電子が放出されるため、電極３の長寿命化によって、蛍光ランプ１の長寿命化を図ることができる。
【００４３】
また、ヒータ４がスリーブ７に挿入されていることにより、熱輻射の発生を図ることができるため、ヒータ４の所望の温度までの加熱を低電圧で行うことができる。例えば、予熱時に印加する電圧を例えば５Ｖ程度から例えば３Ｖ程度にまで下げることができる。なお、コイル部４ａとスリーブ７が接触している場合には、ヒータ４ａの温度低下が招来されるおそれがあるため、コイル部４ａとスリーブ７とを非接触とする構成が、より好ましい。
【００４４】
次に、前述の基本動作を踏まえて、本実施形態に係る蛍光ランプ１の、具体的な点灯方法について説明する。
図５は、本実施形態に係る蛍光ランプの点灯方法の説明に供する、蛍光ランプ点灯回路の一例を示すブロック図である。
【００４５】
本実施形態において、蛍光ランプ点灯回路１４は、蛍光ランプ１と、蛍光管点灯回路１５と、点灯スイッチ１６と、フィラメント予熱回路１７とを有する。
点灯スイッチ１５は、点灯装置のスイッチであり、動作により直流電圧が出力される。フィラメント予熱回路１７は、蛍光ランプ１の両端のコイル（フィラメント）にそれぞれ接続されており、点灯スイッチ１６により作動し、交流電圧（Ｖｆ）を発生させ、それぞれのコイル（フィラメント）に予熱電流（Ｉｆ）を流す。
【００４６】
図６は、本実施形態に係る蛍光ランプにおける、予熱電流の変化に応じた、ランプ電流とＲｈ／Ｒｃとの関係を示す説明図である。
前述した、図３の測定を行った例における電極形状の場合、Ｒｃ＝２１．４Ω、ランプ電流１０ｍＡｒｍｓで、ランプ点灯時、予熱条件として、高周波インバーターによって交流電圧（Ｖｆ）を３．６Ｖ印加すると、予熱電流（Ｉｆ）は５８ｍＡ流れることが確認できた。したがって、Ｒｈは６２Ωとなるため、Ｒｈ／Ｒｃは２．９となる。このＲｈ／Ｒｃの値は、図４の結果より、６６５℃に相当する。
【００４７】
このように、蛍光ランプ１の点灯を、高周波インバーターによって電極に対して継続的に予熱電流を流し、その後、ランプ電流１００ｍＡ以下で点灯することにより、長寿命化が実現できる。
なお、これらの（Ｒｈ／Ｒｃ）によれば、本例の場合、適切な予熱電流として５２〜６４ｍＡの予熱電流を得ることができる。
【００４８】
ここで、前述した蛍光ランプ１の製造方法について、図７〜図９を参照して説明する。
【００４９】
まず、第１の巻線工程として、図７Ａに示すように、例えばレニウム−タングステンの芯線（線材）９をモリブデンの芯線１０に巻き付け、細かい螺旋構造を得る。続いて、第２の巻線工程として、図７Ｂに示すように芯線９が巻かれた芯線１０を、前述した細かい螺旋構造よりも大きな螺旋状に巻くことにより、二重螺旋による略円筒型のコイル部４ａを形成し、コイル部４ａの後端から２本のリード部４ｂ，４ｃが延びる形状とする。
ここで、コイル部４ａでは、隣接する芯線９同士が接触しない形状とする。これらの巻線工程で、芯線１０により形状が保持されたヒータ４が作成される。なお、この巻線工程には、熱処理により芯線９の歪みを取る工程が含まれていても良い。
【００５０】
その後、ヒータタブ溶接工程を行う。この工程では、図７Ｃに示すように、ヒータ４を、第１及び第２のヒータタブ５ａ及び５ｂからなる、接続補強部材のヒータタブ５に溶接する。
ここで、第１のヒータタブ５ａ及び第２のヒータタブ５ｂは、それぞれＬ字型の断面形状で、Ｌ字型の短辺側が連結部５ｃでつながり、第１のヒータタブ５ａと第２のヒータタブ５ｂが一体となっている。また、第１のヒータタブ５ａと第２のヒータタブ５ｂとの間には分離溝が設けられているが、後述する切断によるまではこの分離は完全とはされていないために、第１のヒータタブ５ａと第２のヒータタブ５ｂとは一部でつながった状態にある。
【００５１】
このヒータタブ溶接工程では、一体となっているヒータタブ５の第１のヒータタブ５ａに、ヒータ４の第１のリード部４ｂの後端側を溶接する。また、第２のヒータタブ５ｂにヒータ４の第２のリード部４ｃの後端側を溶接する。
これにより、ヒータ４とヒータタブ５とが一体となったヒータアッセンブリ１１が作成される。このヒータタブ溶接工程では、ヒータ４は芯線１０により形状が保持されているので、型崩れが発生しない。
【００５２】
ヒータタブ溶接工程の後、溶解工程を行う。
この工程では、図７Ｄに示すように、レニウム−タングステンの芯線９が巻かれたモリブデンの芯線１０を溶解する。例えば、ヒータアッセンブリ１１を硫酸と硝酸の混酸溶液中に浸してモリブデンの芯線１０を溶解する。ここで、レニウム−タングステンおよびステンレスは混酸溶液中で溶解しないので、ヒータ４とヒータタブ５はそのまま残る。
なお、ヒータ４はモリブデンの芯線１０が溶解することで外力に対して強度が弱くなるが、ヒータ４は第１のリード部４ｂと第２のリード部４ｃが一体構造のヒータタブ５で支持されていることでヒータアッセンブリ１１全体として十分な強度が保持され、作業中に型崩れが発生しない。
【００５３】
溶解工程の後、塗布工程を行う。
この工程では、図８Ａに示すようにヒータ４に電子放出物質３ａを塗布する。本例では３元のバリウム酸化物である（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＣＯ３をヒータ４に塗布する。
電子放出物質３ａの塗布は、例えば吹き付け法によって行うことができる。吹き付け法では、例えばヒータアッセンブリ１１を回転させながらヒータ４に電子放出物質３ａの吹き付けを行うことで、コイル部４ａの内側まで均一な密度で電子放出物質３ａを塗布することができる。
【００５４】
また、電子放出物質３ａの塗布はディップ法でもよい。すなわち、電子放出物質３ａを入れた槽にヒータアッセンブリ１１のヒータ４を浸すことで、コイル部４ａに電子放出物質３ａを塗布することができる。
ここで、ヒータ４に塗布した（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＣＯ３は、製造工程中の加熱で（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏに変化する。なお、コイル部４ａに塗布された電子放出物質３ａの膜厚は３０〜６０μｍ程度が望ましい。
【００５５】
塗布工程の後、スリーブ溶接工程を行う。
この工程では、まず、図８Ｂに示すようにスリーブ７にスリーブリード８を溶接する。これにより、スリーブ７とスリーブリード８とが一体となったスリーブアッセンブリ１２が作成される。このスリーブアッセンブリ１２に熱処理を行い汚れや歪みを取る工程を加えても良い。
続いて、図８Ｃに示すように、電子放出物質３ａの塗布が終了したヒータアッセンブリ１１とスリーブアッセンブリ１２とを接続する。具体的には、まず、スリーブ７にヒータ４のコイル部４ａを挿入する。このとき、スリーブリード８を第１のヒータタブ５ａに位置合わせした状態で、コイル部４ａの側面がスリーブ７の内面に接触しないように位置合わせを行う。また、コイル部４ａの先端がスリーブ７の開口端面７ａより内側となるように位置合わせを行う。そして、スリーブリード８を第１のヒータタブ５ａに溶接によって接続する。これにより、ヒータアッセンブリ１１とスリーブアッセンブリ１２が一体となる。
【００５６】
スリーブ溶接工程の後、導入線溶接工程を行う。
この工程では、図９Ａに示すように、スリーブアッセンブリ１２の取り付けまで終了したヒータアッセンブリ１１を第１の導入線６ａおよび第２の導入線６ｂに接続する。
具体的には、まず、第１の導入線６ａと第２の導入線６ｂはステムガラス１３によって一体となっている。なお、第１の導入線６ａと第２の導入線６ｂは互いが接触しないように所定の間隔を開けて略平行にステムガラス１３に支持されている。そして、第１の導入線６ａと第１のヒータタブ５ａを溶接によって接続し、第２の導入線６ｂと第２のヒータタブ５ｂを溶接によって接続する。
【００５７】
ところで、ヒータ４の第１のリード部４ｂと第２のリード部４ｃの間隔と、ステムガラス１３で支持されている第１の導入線６ａと第２の導入線６ｂの間隔が異なる場合、リード部と導入線を直接接続しようとすると、曲げ加工が必要となる。
これに対して、第１のヒータタブ５ａおよび第２のヒータタブ５ｂを介してリード部と導入線を接続することで、曲げ加工は不要となる。また、板状のヒータタブにリード部と導入線を溶接することでアライメントを容易にする。また、接続強度が向上する。
【００５８】
導入線溶接工程の後、切断工程を行う。
この工程では、前述したヒータタブ５の連結部５ｃをレーザ等で切断する。ヒータタブ５は第１のヒータタブ５ａと第２のヒータタブ５ｂの間に予め分離溝が形成されているので、切断前まで残っていた連結部を切断すると、第１のヒータタブ５ａと第２のヒータタブ５ｂの間は隙間が形成された状態となり、両者は電気的に独立する。
以上の工程により、図９Ｂに示すように電極３が完成する。
【００５９】
＜光源装置、及び表示装置の実施の形態＞
本発明に係る光源装置及び表示装置の、実施の形態を説明する。
なお、本実施形態では、蛍光ランプを備える光源装置が、バックライトとして表示装置を構成する場合を例として、説明を行う。
【００６０】
図１０に、本実施形態に係る光源装置を有する表示装置の概略構成図を示す。
この、本実施形態に係る表示装置２１は、光源装置２２及び光学装置２３を有する。
【００６１】
本実施形態において、光源装置２２は、液晶装置を有する光学装置２３の背面に設けられる、直下方式のバックライト装置である。
この光源装置２２の、樹脂による導光部２６内には、前述した蛍光ランプ１が設けられている。
また、本実施形態において、光源装置２２の、光学装置２３に対向する最近接部には、拡散シート２９が設けられている。この拡散シート２９は、青色光源や各蛍光体からの光を、光学装置２３側へ面状に均一に導くものである。光源装置２２の裏面側には、リフレクタ２４が設けられている。また、必要に応じて、リフレクタ２４と同様のリフレクタ２５が、導光部２６の側面にも設けられる。
なお、本実施形態に係る光源装置２２において、導光部２６を構成する樹脂は、エポキシ、シリコーン、ウレタンのほか、様々な透明樹脂を用いることができる。また、発光体６を構成する青色光源の形状も、サイドエミッタータイプや砲弾タイプなど、様々な種類のものから適宜選択して用いることができる。
【００６２】
一方、本実施形態において、光学装置２３は、光源装置２２からの光に対して変調を施すことにより所定の出力光を出力する液晶装置である。
この光学装置２３においては、光源装置２２に近い側から、偏向板３０と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）用のガラス基板３１及びその表面のドット状電極３２と、液晶層３３及びその表裏に被着された配向膜３４と、電極３５と、電極３５上の複数のブラックマトリクス３６と、このブラックマトリクス３６間に設けられる画素に対応した第１（赤色）カラーフィルタ３７ａ，第２（緑色）カラーフィルタ３７ｂ，第３カラーフィルタ３７ｃと、ブラックマトリクス３６及びカラーフィルタ３７ａ〜３７ｃとは離れて設けられるガラス基板３８と、偏向板３９とが、この順に配置されている。
ここで、偏向板３０及び３９は、特定の方向に振動する光を形成するものである。また、ＴＦＴガラス基板３１とドット電極３２及び電極３５は、特定の方向に振動している光のみを透過する液晶層３３をスイッチングするために設けられるものであり、配向膜３４が併せて設けられることにより、液晶層３３内の液晶分子の傾きが一定の方向に揃えられる。また、ブラックマトリクス３６が設けられていることにより、各色に対応するカラーフィルタ３７ａ〜３７ｃから出力される光のコントラストの向上が図られている。なお、これらのブラックマトリクス３６及びカラーフィルタ３７ａ及び３７ｃは、ガラス基板３８に取着される。
【００６３】
本実施形態に係る表示装置２１は、その光源装置２２において、蛍光ランプの発光効率が向上することにより、高輝度化及び省電力化の少なくとも一方が図られる。
なお、本実施形態に係る表示装置２１においては、蛍光ランプ１のコイル部がガラス管の管軸を長手方向として螺旋状に配置されており、いることからガラス管２の細径化が可能になるため、蛍光ランプ１が直下方式バックライトに用いられた場合でも、表示装置２１のディスプレイの薄型化を図ることができる。また、コイル部４ａは十分な量の電子放出物質３ａを塗布できる長さを確保できることから、ガラス管２を細径化しても長寿命化を図ることができる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る蛍光ランプによれば、蛍光ランプの発光効率向上及び長寿命化が図られる。
また、本実施形態に係る光源装置、表示装置、及び蛍光ランプの点灯方法によれば、蛍光ランプの発光効率上昇により、高輝度化及び省電力化の少なくとも一方が図られる。
【００６５】
なお、前述の実施の形態では直下方式の例を説明したが、エッジライト方式の光源装置及び表示装置は、薄型化の点では有利であるため、（例えばノート型の）パソコン用ディスプレイなどに用いられる傾向にある一方、設けられる蛍光ランプの数が直下方式に比べて極端に少ない。
したがって、エッジライト方式の光源装置及び表示装置において、本実施形態に係る蛍光ランプが設けられる場合には、この少ない蛍光ランプの性能向上が装置全体の性能向上に直結するため、特に有効であると考えられる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、説明で挙げた使用材料及びその量、処理時間及び寸法などの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法形状及び配置関係も概略的なものである。すなわち、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
【００６７】
例えば、前述の実施の形態では、直下方式の場合を例として説明を行ったが、本実施形態に係る光源装置及び表示装置はこれに限られず、エッジライト方式とすることもできる。なお、このエッジライト方式は、光源装置の位置が背面側であるバックライトタイプであっても良いし、光源装置の位置が表面側で、光学素子における反射または半透過(反射と透過のハイブリット)により生じる反射光を利用するフロントライトタイプであっても良い。
【００６８】
また、例えば、本実施形態では、蛍光ランプによって光源装置及び表示装置が構成される場合を例として説明を行ったが、本実施形態に係る蛍光ランプによって、例えばスキャナなど、蛍光ランプを備える他の電子機器を構成することもできるなど、本発明は、種々の変形及び変更をなされうる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】Ａ，Ｂ  それぞれ、本発明に係る蛍光ランプの一例の構成を示す、概略断面図と、要部の概略断面図である。
【図２】Ａ〜Ｃ  それぞれ、本発明に係る蛍光ランプの電極の一例の構成を示す、先端側から見た斜視図と、後端側から見た斜視図と、この電極に設けられるコイルの概略構成図である。
【図３】本発明に係る蛍光ランプの一例における、電子放出能力の温度依存性を示す説明図である。
【図４】本発明に係る蛍光ランプの一例における、コイル芯線線質の変化に応じた、Ｒｈ／Ｒｃと芯線温度との関係を示す説明図である。
【図５】本発明に係る蛍光ランプの点灯方法の一例の説明に供する、蛍光ランプ点灯回路のブロック図である。
【図６】本発明に係る蛍光ランプの一例における、予熱電流の変化に応じた、ランプ電流とＲｈ／Ｒｃとの関係を示す説明図である。
【図７】Ａ〜Ｄ  本発明に係る蛍光ランプの、製造方法の一例の説明に供する工程図（その１）である。
【図８】Ａ〜Ｃ  本発明に係る蛍光ランプの、製造方法の一例の説明に供する工程図（その２）である。
【図９】Ａ，Ｂ  本発明に係る蛍光ランプの、製造方法の一例の説明に供する工程図（その３）である。
【図１０】本発明に係る光源装置及び表示装置の、一例の構成を示す、概略構成図である。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・蛍光ランプ、２・・・ガラス管、２ａ・・・蛍光面、３・・・電極、３ａ・・・電子放出物質、４・・・ヒータ、４ａ・・・コイル部、４ｂ・・・第１のリード部、４ｃ・・・第２のリード部、５・・・ヒータタブ、５ａ・・・第１のヒータタブ、５ｂ・・・第２のヒータタブ、６ａ・・・第１の導入線、６ｂ・・・第２の導入線、７・・・スリーブ、７ａ・・・開口端面、８・・・スリーブリード、９・・・芯線（線材）、１０・・・芯線、１１・・・ヒータアッセンブリ、１２・・・スリーブアッセンブリ、１３・・・ステムガラス、１４・・・蛍光ランプ点灯回路、１５・・・蛍光管点灯回路、１６・・・点灯スイッチ、１７・・・フィラメント予熱回路、２１・・・表示装置、２２・・・光源装置、２３・・・光学装置、２４・・・リフレクタ、２５・・・リフレクタ、２６・・・導光部、２９・・・拡散シート、３０・・・偏向板、３１・・・ＴＦＴガラス基板、３２・・・ドット電極、３３・・・液晶層、３４・・・配向膜、３５・・・電極、３６・・・ブラックマトリクス、３７ａ・・・第１カラーフィルタ、３７ｂ・・・第２カラーフィルタ、３７ｃ・・・第３カラーフィルタ、３８・・・ガラス基板、３９・・・偏向板
【図１】
2008053117.tif 000003
【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】
2008053117.tif 000008
【図７】
2008053117.tif 000009
【図８】
2008053117.tif 000010
【図９】
2008053117.tif 000011
【図１０】
2008053117.tif 000012