(57)【要約】【課題】始動電圧を低下可能な熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトを提供すること【解決手段】熱陰極蛍光ランプ１０と、筐体２０と、熱陰極蛍光ランプ１０の始動電圧を低下させる始動電圧低下手段５０とを備えたバックライト１００である。熱陰極蛍光ランプ１０は、内面に蛍光体が形成されたバルブ１２と、熱電子を放出するフィラメント１４とから構成され、始動電圧低下手段５０は、フィラメント１４の長手方向１４ａがスクリーン方向４０に向くように熱陰極蛍光ランプ１０が筐体２０に配列されることによって実現されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱陰極蛍光ランプと、
前記熱陰極蛍光ランプを収納する筐体と、
前記熱陰極蛍光ランプの始動電圧を低下させる始動電圧低下手段と
を備え、
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、熱電子を放出するフィラメントとから構成されており、
前記始動電圧低下手段は、前記フィラメントの長手方向がスクリーン方向に向くように前記熱陰極蛍光ランプが筐体に配列されることによって実現されていることを特徴とする、バックライト。
【請求項２】
前記筐体の少なくとも一部は、導電性材料から構成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３】
前記筐体を構成する前記導電性材料は、電気的に接地されていることを特徴とする、請求項２に記載のバックライト。
【請求項４】
前記筐体の前記スクリーン方向には、開口部が形成されており、
前記開口部には、光学シートが配置されており、
前記光学シートと対向する面に、前記筐体の主面が位置しており、
前記筐体の主面の少なくとも一層は、金属層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５】
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６】
互いに隣接する前記熱陰極蛍光ランプがペアとなって、一つの点灯回路に結線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７】
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８】
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本配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のバックライト。
【請求項９】
前記熱陰極蛍光ランプは、公称寿命２万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１０】
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５．０ｍｇ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１１】
前記熱陰極蛍光ランプにおける前記バルブ内のガス圧は、５００Ｐａ以上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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトに関し、特に、大画面テレビ用または看板用のバックライトに関する。
【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、点灯回路が複雑になるとともに、使用するランプ本数の増加により、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インチ以上の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。
【０００４】
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であり、また、使用するランプ本数が削減できることもあり、点灯回路も簡素化でき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。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。
【０００５】
本願発明者は、液晶ディスプレイの大型化に伴って益々顕在化してくるバックライトユニットの問題を、現在主流の冷陰極蛍光ランプの改良により解決するのではなく、熱陰極蛍光ランプを用いることによって解決することを試みている。
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、始動電圧を低下することが可能な新規な熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバックライトは、熱陰極蛍光ランプと、前記熱陰極蛍光ランプを収納する筐体と、前記熱陰極蛍光ランプの始動電圧を低下させる始動電圧低下手段とを備え、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、熱電子を放出するフィラメントとから構成されており、前記始動電圧低下手段は、前記フィラメントの長手方向がスクリーン方向に向くように前記熱陰極蛍光ランプが筐体に配列されることによって実現されている。
【０００７】
ある好適な実施形態において、前記筐体の少なくとも一部は、導電性部材から構成されている。
ある好適な実施形態において、前記筐体を構成する前記導電性材料は、電気的に接地されている。
ある好適な実施形態において、前記筐体の前記スクリーン方向には、開口部が形成されており、前記開口部には、光学シートが配置されており、前記光学シートと対向する面に、前記筐体の主面が位置しており、前記筐体の主面の少なくとも一層は、金属層からなる。
【０００８】
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。
ある好適な実施形態において、互いに隣接する前記熱陰極蛍光ランプがペアとなって、一つの点灯回路に結線されている。
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。
【０００９】
ある好適な実施形態において、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。
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２万時間以上のランプである。
【００１０】
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５．０ｍｇ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、前記熱陰極蛍光ランプにおける前記バルブ内のガス圧は、５００Ｐａ以上である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のバックライトによれば、熱陰極蛍光ランプの始動電圧を低下させる始動電圧低下手段が、フィラメントの長手方向がスクリーン方向に向くように当該熱陰極蛍光ランプが筐体に配列されることによって実現されているので、新たな部材を導入しなくても、ランプの始動電圧を低下することが可能となる。その結果、大画面の画像表示装置（例えば、液晶ディスプレイ）に、大出力の電力を導入する場合でも、他の構成と比較して、始動電圧を低下することが可能な熱陰極蛍光ランプを備えた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】
【００１２】
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「大出力」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。このような開発の中、本願発明者は、偶然、始動電圧の低下を実現できる熱陰極蛍光ランプの構成を見出し、本発明に至った。
【００１３】
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。
まず、図１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。本実施形態のバックライト１００は、熱陰極蛍光ランプ１０と、熱陰極蛍光ランプ１０を収納する筐体２０とから構成されている。熱陰極蛍光ランプ１０は、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、熱電子を放出するフィラメント１４とから構成されている。
【００１４】
本実施形態のバックライト１００の構成には、熱陰極蛍光ランプ１０の始動電圧を低下させる始動電圧低下手段５０が設けられており、その始動電圧低下手段５０は、フィラメント１４の長手方向１４ａがスクリーン方向４０に向くように熱陰極蛍光ランプ１０が筐体２０に配列されることによって実現されている。
熱陰極蛍光ランプ１０を収納する筐体２０には、開口部（図１中の紙面上方）２０ａが形成されており、その開口部２０ａには、光学シート３０が配置される。光学シート３０の上方には、画像表示パネル（特に、液晶ディスプレイパネル）が配置され、すなわち、画像表示パネルが配置される方向がスクリーン方向４０である。換言すると、面状光源としてのバックライト１００の光が向かうべき方向（画像表示パネルが存在する方向）がスクリーン方向４０となる。したがって、図示した例のように、バックライト１００が平行に配置されている場合には、スクリーン方向４０は、鉛直方向（または略鉛直方向）となり、一方、バックライト１００が鉛直方向に配置されている場合には、スクリーン方向４０は水平方向（または略水平方向）となる。
【００１５】
光学シート（または、光学フィルム）３０は、複数の層が積層されて構成されており、例えば、拡散シート、レンズシート、偏向シートからなる。光学シート３０と対向する面には、筐体２０の主面（ここでは底面）２０ｂが位置している。この筐体２０の主面（底面）２０ｂは、反射板として機能し、熱陰極蛍光ランプ１０から放射された光をスクリーン方向４０に向ける働きを持っている。具体的には、熱陰極蛍光ランプ１０から放射された光が、筐体２０の主面（底面）２０ｂへ向かってもその光は反射されて、光学シート３０を通って画像表示パネルの方に向っていく。
【００１６】
筐体２０の少なくとも一部は、導電性部材から構成されており、本実施形態の構成では、筐体２０の主面２０ｂの少なくとも一層は、金属層からなる。この例では、筐体２０の主面２０ｂは、金属板（例えば、メッキが施された鉄、アルミニウム）の表面に白色樹脂（例えば、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樹脂）が貼り付けられて形成された反射面を有している。また、筐体２０の一部を樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））から構成して、筐体２０の主面２０ｂに、銀などのような金属を蒸着して反射面を形成することもできる。筐体２０の主面２０ｂの端部からは、筐体２０の側面（側壁）２０ｃが延びており、その側面２０ｃの上端部が、筐体２０の開口部２０ａを規定している。
【００１７】
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、４０インチ、４２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１に示した例では、熱陰極蛍光ランプ１０は、４本用いられているが、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。
【００１８】
図２は、本実施形態の熱陰極蛍光ランプ１０の断面構成を模式的に示している。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冷陰極管（ＣＲＴ）装置の寿命は、約２００００時間であるので、それ以上の寿命があるランプであることが望まれる。
【００１９】
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（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。
【００２０】
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１２ｍｍ、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１２ｍｍ、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２５．５ｍｍ、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３８ｍｍ、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。
【００２１】
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）２Ｏ３：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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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５〜７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。
【００２５】
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５．０ｍｇ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。
【００２６】
図示した電極１１は、ガラスバルブ１２の封止部１６にてピンチシールされている。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。なお、排気管１７をバルブ１２の一端でなく、両端に設けると、ガス排気・封入を効率良く行うことができるメリットがある。また、それにより、バルブ１２内部の不純物の割合を低下させることもできる。
【００２７】
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。
【００２８】
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、蛍光体とガラスとの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。
【００２９】
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。
【００３０】
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間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。
【００３１】
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、始動時や再点灯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。
【００３２】
しかしながら、これらの手段を用い、長寿命を実現することが可能となる一方、ランプの始動性能の低下（放電開始電圧の上昇）という新たな課題が発生する。バッファガスの圧力増加は気体の絶縁破壊に係るパッシェンの法則に示される様に、始動電圧が上昇することは明らかである。また、希ガスの種類も一般照明用蛍光ランプで通常使用されているアルゴンでは、発光物質の水銀との間でのペニング効果を利用することができるが、クリプトンやキセノンとの間ではぺニング効果は作用しない（クリプトンやキセノンの励起電圧が水銀の電離電圧より高いため）。その結果、始動性は低下することとなる。
【００３３】
また、電極のフィラメントの大型化は熱容量が大きくなるため、始動の瞬間に熱電子が放出するまでに十分に温まるまでに時間がかかり、熱電子放出が為されるに十分なフィラメントの温度を得られなければ、始動電圧が向上し、始動性が低下してしまう。加えて、フィラメントが大きいことは、放熱面積が大きいということであり、温度が上がりにくいことを意味している。調光時にはランプの主放電からだけでは十分な温度に達するためのエネルギーを得ることができず、そのため、点灯安定時も熱電子が放出できるのに十分なフィラメントの温度を保つため、常時、電極にはランプの主放電以外にもフィラメントには電力を供給しなければならい。その結果、フィラメント近傍のランプ管面温度が高くなるので、別途、周辺部材の温度低減対策が要求される。
【００３４】
始動性能が低下すると、ランプの始動のために大きな印加電圧を必要とし、回路への電気的、熱的なストレスが高くなることで点灯回路の信頼性が低下する。また、始動によるストレスを緩和するためには、スイッチング素子の高耐圧化、ヒートシンクによる放熱手段の付与や、高圧を発生させるための共振回路内のインダクタの大型化やキャパシタの高耐圧化が必要となりコストアップの要因となる。また、別途、始動性改善のための新たな部材をランプ、または、点灯回路、周辺部材に追加するとこちらもコストアップに繋がることとなる。
【００３５】
本実施形態の構成では、始動電圧低下手段５０は、熱陰極蛍光ランプ１０や点灯回路に新たな部材を追加する手法でなく、フィラメント１４の配置、具体的には、フィラメント１４の長手方向１４ａをスクリーン方向４０に沿わすことによって実現されている。フィラメント１４の長手方向１４ａは、フィラメント１４と、それを保持する一対のリード線１３との接続点によって決定することができる。
【００３６】
本実施形態のバックライト１００によれば、フィラメント１４の配置によって始動電圧低下手段５０を実現しているので、新たに大きなコストをかけることなく、ランプの始動電圧を低下することが可能となる。その結果、大画面の画像表示装置（例えば、液晶ディスプレイ）に、大出力の電力を導入する場合でも、他の構成と比較して、始動電圧を低下することができる。なお、始動電圧の効果の詳細な説明は後述する。
【００３７】
次に、図３から図５を参照しながら、本実施形態のバックライト１００の構成の一例を詳述する。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。
図示した構成では、本実施形態の熱陰極蛍光ランプ１０が６本配置された例を示している。この例の筐体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。
【００３８】
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。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。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。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
図６は、本実施形態のバックライト１００の改変例を示している。図６に示した構成例は、図１に示した構成と基本的に同じであるが、１つの点灯回路（安定器）７０を２つの熱陰極蛍光ランプ１０で共有して使用している点が異なる。本実施形態の熱陰極蛍光ランプ１０は、フィラメント１４の長手方向１４ａがスクリーン方向４０に向いた構成をしているので（すなわち、フィラメント１４が縦置きであるので）、２つの熱陰極蛍光ランプ１０を１つの点灯回路７０に接続して使用する場合でも、図示したように簡便に結線することができる。
【００４２】
図６に示した例のように、２つの熱陰極蛍光ランプ１０で１つの点灯回路（例えば、インバータを含む回路）７０を使用すると、図３に示した構成例では、点灯回路７０の使用個数は半分の３個となる。このように、点灯回路７０の共有化により、その使用個数が少なくなるので、コスト削減を図ることができる。
なお、図６に示した構成では、反射板２１に補助反射板２２が形成された筐体２０を示している。平担な反射板２１に補助反射板２２を設けると、ランプより放射される光の向きを制御（配光制御）することができ、ランプとランプの間の「暗がり」を打ち消すことができ、その結果、バックライト１００の均斉度を向上させたり、熱陰極蛍光ランプ１０の一本一本の強い輝度のイメージを薄くすることができる効果を得ることができる。
【００４３】
次に、図７から図１０を参照しながら、本実施形態のバックライト１００の始動電圧低下手段５０の効果について説明する。
本願発明者は、図７（ａ）に示すようなフィラメント１４が縦置きの熱陰極蛍光ランプ１０（本実施形態）と、図７（ｂ）に示すようなフィラメント１４が横置きの熱陰極蛍光ランプ１０’（比較例）の効果の差異について検討していた。
【００４４】
図７（ａ）は、本実施形態の熱陰極蛍光ランプ１０の構成を示しており、フィラメント１４を縦置きに配置、すなわち、フィラメント１４の長手方向（１４ａ）をスクリーン方向４０に向けた配置のものである。ここで、ランプホルダ７５の外縁（基準線）から外側に位置する長さＬ１（額縁長）は３０ｍｍであり、その基準線からフィラメント１４までの距離Ｌ２は８ｍｍである。なお、図示した構成例では、封止部１６から延びたリード線（延長部）１３ｅは、口金１８に取り付けられたピン１９に電気的に接続されており、このピン１９を通じて点灯回路（不図示）に電気的に接続することができる。
【００４５】
一方、図７（ｂ）に示した熱陰極蛍光ランプ１０’は、図７（ａ）に示した熱陰極蛍光ランプ１０をそのフィラメント１４の長手方向が横向きになるように回転させたものであり、他の構成・寸法・点灯条件などは同じである。つまり、図７（ｂ）に示した熱陰極蛍光ランプ１０’は、フィラメント１４の長手方向をスクリーン方向４０に対して直角にしたものである。図７（ａ）及び（ｂ）に示した何れのランプ１０、１０’も、フィラメント１４は、画像表示領域（液晶表示領域、または、ユニット光学系）６５内に位置している。
【００４６】
本願発明者は、まず、輝度分布について両者（ランプ１０、１０’）の違いについて検討した。ここでは、熱陰極蛍光ランプ１０の単体（１本）の視線方向を変えて、ランプ１０（縦置き；実施形態）とランプ１０’（横置き；比較例）との違いを観測した。
熱陰極蛍光ランプ１０においてフィラメント１４の長手方向１４ａに沿って視線方向を定めて、バルブ１２の管面輝度（中心軸）を計測した結果を、図８（ａ）にてライン（ａ）で表す。一方、フィラメント１４の長手方向１４ａに対して垂直に視線方向を定めて、バルブ１２の管面輝度（中心軸）を計測した結果をライン（ｂ）で表す。なお、スクリーン方向を基準に考えると、ライン（ａ）の結果は、図７（ａ）に示した構成例の結果に対応し、一方、ライン（ｂ）の結果は、図７（ｂ）に示した構成例の結果に対応する。
【００４７】
図８（ａ）からわかるとおり、口金端よりの距離［ｍｍ］を変化させても、両者の管面輝度（中心軸）［ｃｄ／ｍ２］に有意な差は見いだせなかった。これは、管面輝度（中心軸）を、図８（ｂ）に示すようにパーセントで換算して表記しても変わらず、同様に有意な差は見いだせなかった。
次に、熱陰極蛍光ランプ１０，１０’をバックライトに組み込んで、両者（１０，１０’）の管面温度の違いを観測した。管面温度は、バックライトを壁掛けの状態で計測した。したがって、図７（ａ）に示した構成例（実施形態）では、フィラメント１４の長手方向１４ａは水平方向となり、図７（ｂ）に示した構成例（比較例）では、フィラメント１４の長手方向１４ａは鉛直方向となる。
【００４８】
図９は、熱陰極蛍光ランプ（１０，１０’）のバルブ１２における各側面（左側と右側）のフィラメント１４付近の管面温度［℃］を計測し、その平均の値（（左側温度と右側温度との平均の値）の結果を示している。図１１中の横軸はランプに投入する電力（Ｗｌａ［Ｗ］）であり、縦軸は温度（Ｔｂｕｌｂ［℃］）である。また、バルブ１２の各側面は、光学部材（光学シート３０と反射板２１）に対向する面である。
【００４９】
バルブ１２の各側面における温度は、熱的に配慮が必要な光学部材（光学シート３０と反射板２１）に影響するので注意が必要となるが、図９において、ライン（ａ）と（ｂ）との結果に有意な差は見いだせなかった。
したがって、熱陰極蛍光ランプ１０，１０’の光学的特性、熱的特性について両者に違いがあるとはいえず、本願発明者は、図７（ａ）と（ｂ）に示した構成例において、バックライトとして有利な特徴といえるような差異は見出せないという結論付けをした。
【００５０】
しかしながら、図７（ａ）と（ｂ）に示した構成例に対して本願発明者が始動電圧を計測したところ、両者に違いがあることが偶然にもわかった。以下、これについて説明する。
図７（ｂ）に示したバックライトの構成例（比較例）で、始動電圧［ｋＶｐ−ｐ］を１０回測定したところ、その結果は、１．１１、１．１１、１．１０、１．１２、１．１３、１．２２、１．１１、１．１０、１．１２、１．１２であり、平均１．１２［ｋＶｐ−ｐ］であった。なお、熱陰極蛍光ランプ１０をバックライトに組み込まずに計測した１０回の平均値は、１．１６［ｋＶｐ−ｐ］であった。
【００５１】
一方、図７（ａ）に示したバックライトの構成例（実施形態）で、始動電圧［ｋＶｐ−ｐ］を１０回測定したところ、その結果は、１．１１、１．０９、１．１０、１．１０、１．０９、１．０９、１．１１、１．０９、１．１０、１．１０であり、平均１．１０［ｋＶｐ−ｐ］であった。なお、これらの図７（ａ）及び（ｂ）の構成例の実験において筐体は電気的な接地（グランド）状態にした。
【００５２】
すなわち、熱陰極蛍光ランプ１０をバックライトに組み込まずにランプ単体で始動電圧を計測した１０回の平均値１．１６［ｋＶｐ−ｐ］を基準値とすると、図７（ｂ）に示したバックライトの構成例（比較例）の場合、基準値よりも３．５％の始動電圧の低下が見られ、一方、図７（ａ）に示したバックライトの構成例（実施形態）の場合は、基準値よりも５％の始動電圧の低下があることがわかった。始動電圧の低下の効果で、図７（ａ）と（ｂ）の構成例を比較すると、図７（ａ）に示した構成例（実施形態）は、図７（ｂ）に示した構成例（比較例）よりも、約１．５倍の始動電圧低下の効果があることが見いだされた。
【００５３】
また、上記測定の熱陰極蛍光ランプは、管径が１５．５ｍｍの所謂Ｔ５ランプと称されるものであるが、他の熱陰極蛍光ランプ（管径２５．５ｍｍの所謂Ｔ８ランプと称されるもの）でも同様の実験を行った。その結果、熱陰極蛍光ランプ１０単体の始動電圧を計測した１０回の平均値は１．２３［ｋＶｐ−ｐ］（基準値）であり、図７（ｂ）に示したバックライトの構成例（比較例）の１０回の平均値は１．２０［ｋＶｐ−ｐ］で、そして、図７（ａ）に示したバックライトの構成例（実施形態）の１０回の平均値は１．１８［ｋＶｐ−ｐ］であった。上記実験と同様に本実験でも始動電圧の低下の効果にて、図７（ａ）と（ｂ）の構成例を比較すると、図７（ａ）に示した構成例（実施形態）は、図７（ｂ）に示した構成例（比較例）よりも、約１．６倍の始動電圧低下の効果があることがわかった。
【００５４】
通常、始動電圧を低下させる場合、点灯回路（７０）の構成を変えるか、点灯回路（７０）の始動方法を変えることによって行われ、熱陰極蛍光ランプ１０の構成を変えることによって始動電圧を低下させるということは行われない。つまり、始動電圧をあとわずかだけ下げたいという場合でも、通常は、部品コストか開発コストをかけて、点灯回路（７０）の構成を変えるか、点灯回路（７０）の始動方法を変えることが実行されるか、あるいは、始動電圧を下げることをあきらめて、他の手段を講じることを採用せざるをえない。
【００５５】
しかしながら、本実施形態の構成によれば、フィラメント１４の長手方向１４ａをスクリーン方向４０に揃えるという構成にすることにより、始動電圧の低下の効果を実現することができる。したがって、新たに部品コストか開発コストをかけることなく、始動電圧の低下を達成することができ、非常に大きな技術的貢献をもたらす。
本願発明者は、本実施形態の構成よる始動電圧の低下の効果がなぜ起こるか考察してみたところ、次のような仮説を考え出した。
【００５６】
まず、熱陰極蛍光ランプ単体の始動電圧よりも、それをバックライトに組み込んだ方が始動電圧が低下する点、そして、図７（ｂ）に示した構成例（比較例）よりも図７（ａ）に示した構成例の方が始動電圧の効果が大きい点に着目した。始動電圧の要素は、通常、点灯回路によって決定されるものであるので、ランプ単体の場合と、バックライトに組み込んだ場合とで値が異なるのは不自然であると考えた。そこで、両者の場合で違うのが何かというのを鋭意検討したところ、バックライトに組み込んだ場合には、反射板２１が熱陰極蛍光ランプの近くに配置される点に着目した。
【００５７】
すなわち、図７（ａ）に示した構成例の場合、ランプ１０と反射板２１とは図１０（ａ）に示すような配置となる。一方、図７（ｂ）に示した構成例の場合、ランプ１０’と反射板２１とは図１０（ｂ）に示すような配置となる。なお、ランプ単体の場合、反射板２１はないので、図１０（ｃ）に示すようになる。
図１０（ｃ）に示した構成例と、図１０（ａ）及び（ｂ）に示した構成例とを比較すると、フィラメント（又は電極）１４の周囲に導体（すなわち、反射板２１）が近接していることがわかる。特に、薄型が要求される液晶ディスプレイにおいて、熱陰極蛍光ランプがバックライトに組み込まれる場合には、熱陰極蛍光ランプ１０（又は１０’）と反射板２１との距離（図中のＧａｐ）は必然的に小さくなり、上記の実験の場合は、その距離（Ｇａｐ）は２ｍｍであった。距離（Ｇａｐ）が２ｍｍであれば、反射板２１が存在しない場合と比較して、近接導体効果が確実に得られる可能性が高まると推測される。そして、図１０（ａ）と（ｂ）とを比較すると、バルブ１２の外周と反射板２１との距離（Ｇａｐ）が同じであっても、本実施形態の構成の方が（すなわち、フィラメント１４が縦置きの方が）フィラメント１４と反射板２１との距離が短くなり、その結果、より大きな近接導体効果を得ることができると推論付けることができる。
【００５８】
近接導体効果とは、ランプに沿った導体によって一方の電極との間に電界が集中し、電極と導体の間に変位電流が流れてランプ内に微放電（放電の種火）が発生し、主放電への移行をスムーズにする、すなわち、始動電圧を低下させる効果を指す。
一方の電極と導体の間の電位差が同じであっても、距離が近くなればなるほど電界は強くなる。つまり、放電を容易に発生させることができる。また、導体の一部が電気的にグランド（または電気回路上に等価的に構成されたグランド）に接地されていると、金属導体に寄生する浮遊容量による浮遊電位の影響を受けにくく、安定した効果を得ることができる。
【００５９】
当然ながら推定されるように、金属の導体にある特定の電位を与え、一方の電極との間により大きな電位差を与えることで、放電の始動性が増すことが考えられる。しかしながら、バックライトユニットの現実的な構成を考えると、接地するのが有効である。通常、液晶テレビ内の金属筐体やバックライトユニットの筐体の一部は、他の回路から出てくるノイズ対策のために電気的に接地されている。この筺体に強制的に電位を与えることは、ノイズの影響により回路の誤動作や、感電の危険性があるため、商品の安全設計上行うことは通常はないと考えられる。
【００６０】
本実施形態の構成では、フィラメント１４の配置を縦型にすること（すなわち、フィラメント１４の長手方向１４ａをスクリーン方向４０にすること）によって、より大きな近接導体効果を得ることができ、その結果、始動電圧の低下の効果を実現することができる。
なお、上述したいずれの実験も近接する導体である反射板（ＰＥＴ製反射シートを貼り付けた金属筺体）の一部を接地した場合（電気的にグランドに落とした場合）であり、電気的に浮いた状態（フローティング）の場合には近接導体が無い場合との有意差は見られなかった。この理由は、前記、浮遊容量（寄生容量）の影響により効果が緩和されたため、計測のばらつきの中に吸収され、有意差が見出せなかったのではないかと考えられる。
【００６１】
近接導体効果によって始動電圧の低下を達成するがゆえに、より大きな始動電圧低下の効果を得たい場合、フィラメント１４の構造や配置位置、又は取付け方法の条件を適宜好適なものを選定したり、あるいは、導体の種類や寸法の条件（例えば、反射板２１の条件）や、熱陰極蛍光ランプ１０と導体（例えば、反射板２１）との距離（Ｇａｐ）を適宜好適なものを選定して、その効果を得ることができる。もちろん、この近接導体効果による始動電圧低下と、点灯回路や始動方法の改変による始動電圧低下の両方によって、始動電圧の低下を実現してもよい。
【００６２】
また、熱陰極蛍光ランプ１０におけるフィラメント１４の長手方向１４ａは、厳密に、スクリーン方向４０と一致していなくても、ほぼその方向に沿っていれば（図７（ａ）と（ｂ）との違いを参照）、近接導体効果のメリットを得ることができる。したがって、スクリーン方向４０から、フィラメント１４の長手方向１４ａが所定角度（例えば±１０°）の範囲内でズレていても、本実施形態の構成でいうところの「フィラメントの長手方向がスクリーン方向に向いている」に該当する。
【００６３】
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。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。さらに、公称寿命（又は平均寿命）が１．２万時間を下回るランプまたはバックライトであっても、本発明の実施形態による始動電圧低下の効果のメリットは得ることができるので、そのような用途に用いることも可能である。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。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、始動電圧を低下することが可能な熱陰極蛍光ランプを備えたバックライトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態に係るバックライト１００を模式的に示す断面図
【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の構成を示す平面図
【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】本発明の実施形態に係るバックライト１００の改変例を示す断面図
【図７】（ａ）は、熱陰極蛍光ランプ１０（実施形態）の構成を示す上面図。（ｂ）は熱陰極蛍光ランプ１０’（比較例）の構成を示す上面図
【図８】（ａ）および（ｂ）は、バルブ１２の管面輝度（中心軸）に基づく輝度分布の結果を示すグラフ
【図９】バルブ１２における側面のフィラメント付近の管面温度（平均値）［℃］を示すグラフ
【図１０】（ａ）から（ｃ）は、近接導体効果を説明するための断面図
【符号の説明】
【００６６】
１０ 熱陰極蛍光ランプ
１１ 電極
１２ バルブ（ガラスバルブ）
１３ リード線
１４ フィラメント
１４ａ フィラメントの長手方向
１５ ビーズガラス
１６ 封止部
１７ 排気管
１８ 口金
１９ ピン
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 スクリーン方向
５０ 始動電圧低下手段
６０ 液晶パネル
６２ 上カバー
６５ 画像表示領域
７０ 点灯回路（安定器）
７２ 下カバー
７５ ランプホルダ
１００ バックライト
【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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