(57)【要約】【課題】キセノンガスを含む希ガスを放電媒体とする、希ガス蛍光ランプに要求される幅広い調光範囲において、安定した放電による発光が維持できる点灯性能を具備した、バックライト光源用などに使用可能な蛍光ランプを提供すること。【解決手段】透光性気密容器１の内壁に、蛍光体被膜層２が形成され、放電媒体として希ガス３を封入し、その封止した片側端に内部電極５と、前記透光性気密容器１の外壁に外部電極７を有する構成の従来の希ガス放電蛍光ランプに対して、内部電極５の先端部に透光性誘電体１２のガラス棒を設け、内部電極近傍で陽光柱が収縮していた放電空間をなくし、狭い環状空間とした。このことによりＰＷＭ調光方式で点灯し、調光率ＤをＭＩＮに近くしたときに内部電極５近傍の放電空間で、発生していた陽光柱の収縮と不安定な移動よるチラツキを抑制することを可能にした。【選択図】  図２
2004327274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が気密に封止され放電媒体として内部にキセノンガスを封入した管状の透光性気密容器と、前記透光性気密容器の内壁に形成された蛍光体被膜層と、前記透光性気密容器の軸方向の外壁に沿って設けられ一端部が開放された線状の外部電極と、この透光性気密容器の端部内側に設けられた内部電極と、前記内部電極の放電空間側の先端に棒状の透光性誘電体を具備したことを特徴とする希ガス蛍光ランプ。
【請求項２】
前記棒状の透光性誘電体はガラス棒を用い、内部電極に片側が固定された透光性誘電体のガラス棒は、前記透光性気密容器の内壁と透光性誘電体のガラス棒表面の間に所定の間隔をもって配置されていることを特徴とする請求項１記載の希ガス蛍光ランプ。
【請求項３】
前記透光性気密容器の内壁面と、相対する前記透光性誘電体との表面間距離は１．０ｍｍ以下であり、前記透光性気密容器内において誘電体が露出している長さは、ほぼ３０．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の希ガス蛍光ランプ。
【請求項４】
前記透光性誘電体の形状は、前記透光性気密容器の内壁断面形状とほぼ同じ形状で形成され、更に透明であることを特徴とする請求項３記載の希ガス蛍光ランプ。
【請求項５】
前記透光性気密容器に設けられた内部電極と、反対側の封止部には、前記外部電極に給電するための固定用金属棒が、前記透光性気密容器内に貫通露出しないように植設されていることを特徴とする請求項１記載の希ガス蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は  液晶表示装置のバックライト用光源などに適する希ガス蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
キセノンガスなどの希ガスを封入した希ガス蛍光ランプは、一般冷陰極蛍光ランプによく使用されている有害物質の水銀を使用しないため、破棄の時に環境へ与える影響か少ない。さらに希ガスを放電媒体としているため、点灯特性としての明るさは周囲温度にほとんど影響されることなく、蛍光ランプの明るさをＰＷＭ調光において調光率Ｄを小さくして、暗くしても蛍光ランプに投入した電力に応じた明るさが得られる利点がある。
【０００３】
従来の希ガス蛍光ランプを、図８から図１０に示す構造図を用いて説明する。図８は従来の希ガス放電ランプの軸方向側面図、図９は図８に示す従来の希ガス蛍光ランプの軸方向断面図、図１０は図８又は図９に示す従来の希ガス蛍光ランプの径方向断面図である。
【０００４】
図８及び図９に示す通り、材質が硬質ガラス性で、外径１．２〜１０．０ｍｍ程度、長さ５０〜８００ｍｍ、両端が封止された管状の透光性気密容器１が用いられる。この透光性気密容器１の内壁には、３波長発光形の蛍光体にボレート系化合物、或いはピロ燐酸カルシウム微粒子を、結着剤として添加している化合物を、被膜とした蛍光体被膜層２が設けられる。そして透光性気密容器１の内部には放電媒体３として、少なくともキセノンを含む希ガスが封入されている。
【０００５】
さらに前記透光性気密容器１の片端封止部には封着金属のコバールに電圧供給線９と接続する為のジュメット線（Ｄｕｘ）が溶接された導入線４が封着金属のコバールで封着されている。導入線４の先端には冷陰極となるニッケルなどの金属製電極からなる内部電極５が支持固定されて封装されている。前記透光性気密容器１のもう一方の封止部にも封着金属のコバールに前記電圧供給線９と接続する為のジュメット線（Ｄｕｘ）が溶接された導入線が固定用金属棒６として設けられている。この固定用金属棒６はその先端が前記透光性気密容器１を貫通突出し内部の放電媒体３に触れることがないように、その肉厚内に支持固定されている。
【０００６】
さらに図１０に示す通り、前記透光性気密容器１の外周面には、金属材料を用いた線状の外部電極７が、前記透光性気密容器１の軸方向に沿って螺旋状に巻かれている。また、前記透光性気密容器１を含む前記外部電極７の周囲は、透光性絶縁材料８（透光性の熱収縮チューブ）で被覆されている。さらに前記内部電極５に近い側の前記外部電極７の先端は、電気的に開放状態で、他端の前記外部電極先端は、固定用金属棒６に電気的に接続されている。
【０００７】
（例えば：特許文献１参照）
上記の構成の希ガス蛍光ランプは前記導入線４と、前記固定用金属棒６へ前記電圧供給電線９を通じて、点灯回路電源１０からの高周波の矩形波電圧１１を印加すると、前記内部電極５と前記外部電極７の空間で放電を開始し、前記透光性気密容器１内に紫外線が放射される。このようにして放射された紫外線が、前記透光性気密容器１内壁の前記蛍光体被膜２によって可視光に変換され、液晶表示装置などのバックライト用光源として利用される。
【０００８】
このような液晶表示装置用の希ガス蛍光ランプへの要求性能の１つに、ＰＷＭ調光方式による調光性能がある。このＰＷＭ調光方式による希ガス蛍光ランプの調光は、一般的に前記点灯回路電源１０に外部から一定周期のＯＮ／ＯＦＦ制御信号を入力することで、入力信号に同期した高周波電圧が、高周波の矩形波電圧１１として出力制御され、前記電圧供給電線９と、前記導入線４と、さらに前記固定用金属棒６を通じて、希ガス蛍光ランプの内外両電極に印加する高周波の矩形波電圧１１の電圧印加時間比を変えることで、調光制御が可能となりその調光比率Ｄは、調光周期Ｔに対する電圧印加時間Ｔｏｎと、電圧休止時間Ｔｏｆｆの時間比率としてＤ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）で表現する。
【０００９】
調光比率Ｄが１００％の（全点灯）場合は、図１１に示すとおり、調光周期Ｔに関係なく高周波の矩形波電圧の印加時間Ｔｏｎが連続して印加されている。その時の点灯状態は図１２に示すとおり、希ガス蛍光ランプの放電空間の全域に陽光柱が拡散し、チラツキのない安定した点灯状態が維持されている。
【００１０】
さらに調光比率Ｄを変化させ任意な調光状態にするには、図１３に示すとおり、調光周期Ｔの時間内で、電圧印加時間Ｔｏｎと電圧休止時間Ｔｏｆｆの時間比率を変えることで、１００％（連続点灯）〜０％（消灯）までの任意な調光制御が可能となる。しかし、従来の希ガス蛍光ランプにおいては調光比率Ｄを０％に近づけるとチラツキが発生し不安定な発光状態になることが確認されている。
【００１１】
すなわち調光比率Ｄを下げて０％に近づけた場合、透光性気密容器１内の陽光柱の状態は図１４に示すように、内部電極近傍の陽光柱が収縮し細い輝線となり、不規則な移動をする。この結果チラツキが発生し、発光状態が安定しなくなる。
【００１２】
このように従来の希ガス蛍光ランプに於いては、安定点灯が維持できる調光比率の下限値をあまり低く設定できない為、実際に液晶表示装置が要求する幅広く安定した調光性能を持つ希ガス蛍光ランプに達していない。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−３３０８２号公報（図１）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、液晶表示装置などを携帯用或いは、自動車用・船舶用などのモニター装置として使用する場合に、周囲の明るさに応じた最適の明るさの調性が液晶表示装置に求められる。
【００１５】
特に、蛍光ランプに於いては、周囲が暗くなる天候や時間帯などに、液晶の表示画面に発生しやすいハレーション現象を防ぎ、最適の状態で目視できるように、調光制御にて調光比率Ｄを２％まで下げた状態でも、安定した点灯をすることが要求されている。
【００１６】
調光比率Ｄが１００％の場合、希ガス蛍光ランプの点灯状態は、一般の水銀入り冷陰極蛍光ランプと同じように、電極間放電により陽光柱が放電空間内全域に拡散し、その拡散陽光柱によって蛍光ランプが安定して点灯する。
【００１７】
しかし、希ガス蛍光ランプをＰＷＭ調光方式にて点灯し、調光比率Ｄを下げ発光を暗くして行くと、透光性気密容器の放電空間全域において拡散していた陽光柱が、内部電極の先端部から管軸中央方向近傍への放電空間領域（約５〜３０ｍｍ）で徐々に収縮を始め、細い輝線状態の収縮陽光柱に変化する現象が確認された。
【００１８】
さらに透光性気密容器内で拡散陽光柱の一部が変化した収縮陽光柱と、陽光柱が拡散状態を維持している拡散陽光柱の領域において光量差が生じ、さらに収縮陽光柱が不安定な動きを行ったときにチラツキとなり液晶表示装置の画像を乱す問題が生じている。
【００１９】
このＰＷＭ調光により調光比率を下げた時に、発生する陽光柱の収縮現象は、矩形波電圧が印加されている時間に生成された正（＋）イオンと電子とさらに準安定原子が、希ガス蛍光ランプ管径の中心分に集中したまま、拡散しないで消滅することによるものと推測される。
【００２０】
そこで本発明は、希ガス蛍光ランプをＰＷＭ調光方式に於いて、調光比率を下げて暗くする過程において内部電極近傍の放電空間で起きる、拡散陽光柱の収縮現象を防止することで、放電空間内における極端な光量の明暗や、発光のチラツキを抑制した希ガス蛍光ランプを提供することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の希ガス蛍光ランプは、両端が気密に封止され放電媒体として内部にキセノンガスを封入した管状の透光性気密容器と、前記透光性気密容器の内壁に形成された蛍光体被膜層と、前記透光性気密容器の軸方向の外壁に沿って設けられ一端部が開放された線状の外部電極と、この透光性気密容器の端部内側に設けられた内部電極と、前記内部電極の放電空間側の先端に棒状の透光性誘電体を具備したことを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の希ガス蛍光ランプにおいては、前記棒状の透光性誘電体はガラス棒を用い、内部電極に片側が固定された透光性誘電体のガラス棒は、前記透光性気密容器の内壁と透光性誘電体のガラス棒表面の間に所定の間隔をもって配置されていることを特徴とするものである。
【００２３】
さらに、本発明の希ガス蛍光ランプにおいては、前記透光性気密容器の内壁面と、相対する前記透光性誘電体との表面間距離は１．０ｍｍ以下であり、前記透光性気密容器内において誘電体が露出している長さは、ほぼ３０．０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２４】
さらに、本発明の希ガス蛍光ランプにおいては、前記透光性誘電体の形状は、前記透光性気密容器の内壁断面形状とほぼ同じ形状で形成され、更に透明であることを特徴とするものである。
【００２５】
さらに、本発明の希ガス蛍光ランプにおいては、前記透光性気密容器に設けられた内部電極と、反対側の封止部には、前記外部電極に給電するための固定用金属棒が、前記透光性気密容器内に貫通露出しないように植設されていることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の希ガス蛍光ランプの第１の実施形態を図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明の希ガス蛍光ランプの構成を示す側面外観図、図２は図１に示す希ガス蛍光ランプの軸方向断面図、図３は図１に示す希ガス蛍光ランプの管径方向断面図である。
【００２７】
両端が封止された透光性気密容器１の内壁には３波長発光形の蛍光体にボレート系化合物、或いはピロ燐酸カルシウム微粒子を結着剤として添加している化合物を、被膜とした蛍光体被膜層２が設けられ、前記透光性気密容器１の内部には少なくともキセノンを含む希ガス３が放電媒体として封入されている。
【００２８】
さらに前記透光性気密容器１は、材質が硬質ガラス性で、外径１．２〜１０．０ｍｍ程度、長さは５０から８００ｍｍ程度の管体が使用される。さらに前記透光性気密容器１の片端封止部には、封着金属のコバールに前記電圧供給電線９と接続する為のジュメット線（Ｄｕｘ）が溶接された導入線が固定用金属棒６として封装され、前記透光性気密容器１の両端を封止して出来上がった、内部空間の希ガス３に先端が、貫通突出しない状態で支持固定されている。
【００２９】
その前記固定用金属棒６のジュメット線部分に、導電性材料からなる外部電極が電気的に接続され、前記透光性気密容器１の外壁を軸方向に沿ってほぼ直線状或いは螺旋状に配置されている。
【００３０】
さらに、もう一方の封止部にも封着金属（コバール）の片側に、電圧供給電線９と接続する為の、ジュメット線（Ｄｕｘ）が溶接された導入線４が、封着金属のコバール部で封着され、ジュメット線が溶接されていない側のコバールの先端には、冷陰極となるニッケルなどの金属製電極からなる内部電極５が支持固定されている。
【００３１】
その前記内部電極５の先端部には、たとえばガラス棒のような透光性誘電体１２が、内部電極５に圧入、圧着或いは接着などの方法により固定されている。ここで前記透光性誘電体１２の内部電極５からの露出部の長さは、調光時に発生する収縮陽光柱の長さに、ほぼ等しい長さの約３０ｍｍ以下とする。また、透光性誘電体１２の径方向断面は、前記透光性気密容器１の内壁と間に存在する環状空間の所定間隔が、１．０ｍｍ以下になる寸法形状のものが用いられる。
【００３２】
さらに、導電性材料からなる外部電極７は、粘着剤付きの金属線、粘着剤付きの細長い金属シート、接着剤や硬化剤が含まれた導電性ペーストなどが用いられ、前記透光性気密容器１の表面と外部電極７の固定は、金属線や細長い金属シートに予め塗布されている粘着剤による表面への貼付け固定方法或いは、印刷により転写した導電性ペーストを、焼付や乾燥・硬化による成形固定が行われている。
【００３３】
さらに、内部電極５に近い側の外部電極７の先端は、電気的に開放状態で、前記透光性気密容器１の表面に固定されており、外部電極７の他端は、固定用金属棒６に接続されている。
【００３４】
さらに、透明性絶縁材料８、例えば透光性熱収縮チューブ、透明性ポリイミド樹脂フィルムシート、透明性絶縁樹脂など、適度な耐熱性を有する材料により、前記透光性気密容器１の周方向に配置されている外部電極７が被覆固定され安全性の向上が図られている。
【００３５】
図４は図１に示す希ガス蛍光ランプを、調光率２％で点灯させる場合に印加するＰＷＭ調光の電圧波形図である。また図５は図１に示す希ガス放電ランプを、図４に示す調光条件において点灯したときの陽光柱拡散状態図である。
【００３６】
上記の構成の希ガス蛍光ランプは、内部電極５の先端部に透光性誘電体１２を設けることにより、従来は拡散陽光柱が収縮陽光柱に変化していた内部電極５近傍の空間を、図３或いは図５に示すように中心部が塞がれた環状の放電空間としている。この結果、図４に示すような調光率Ｄを下げ、たとえば調光率２％の矩形波電圧を本発明の希ガス蛍光ランプに印加すると、内部電極５に取り付けられた透光性誘電体１２が、障害物となり放電空間が狭くなる。すなわち、従来の希ガス蛍光ランプに於いては、調光制御時に内部電極先端部から管軸方向へ、約３０ｍｍまでの範囲の放電空間で発生していた拡散陽光柱の収縮現象が、本発明の希ガス蛍光ランプにおいては、内部電極近傍の径中心部の放電空間を失う。このため、電圧の休止期間における正イオン・電子・準安定原子は、放電距離の長い前記透光性気密容器１の軸方向よりも狭くなった径方向への、拡散と消滅を繰返し、放電により生成された拡散陽光柱が、収縮陽光柱に変化することなく、前記透光性気密容器１の内壁と透光性誘電体１２ガラス棒の表面間に残された狭い環状の空間で、安定した拡散陽光柱の状態を維持することが可能となった。
【００３７】
調光率Ｄをさらに小さくしより暗くしても、チラツキの無い安定した陽光柱の維持制御が可能となり、液晶表示装置などのバックライト用光源に要求される、調光性能の優れた希ガス蛍光ランプが供給できた。
【００３８】
また、透光性誘電体１２は、たとえば透明のガラスを使用することにより、透光性誘電体１２と、透光性気密容器１の内壁の間に形成された、狭い環状の放電空間で発光した可視光は、光量の減衰が少なく、管軸方向の光量差バランスに優れた良い希ガス蛍光ランプが提供できた。
【００３９】
さらに、本発明によれば、希ガス蛍光ランプの透光性気密容器１（ガラス管）の内壁と、透光性誘電体１２（ガラス棒）の表面間の所定の間隔と、調光率を変化させた場合の点灯状態の比較を表１に示す。表１に示す通り、調光率Ｄを小さくすると、陽光柱は収縮しやすく、さらにチラツキやすくなるが、透光性気密容器１の内壁と透光性誘電体１２との平均距離を狭くすることで、陽光柱の収縮と希ガス蛍光ランプのチラツキが抑制できることが確認された。
【００４０】
さらに、本発明の希ガス蛍光ランプをＰＷＭ調光方式にて、調光制御を行い、調光率Ｄを２。０％や０．５％にした場合においても、その所定の間隔を１．０ｍｍ以下にすることで、陽光柱の収縮とチラツキのない安定した点灯状態が維持できる、希ガス蛍光ランプの提供が可能になった。
【００４１】
【表１】
2004327274.tif 000003
【００４２】
図６は、図１に示す本発明の希ガス蛍光ランプの変形例を示す透光性気密容器１のである。この変形例においては、透光性気密容器１の内壁形状に合せて透光性誘電体１２の断面形状を変化させたものである。すなわち、同図（ａ）は透光性気密容器１の内壁形状がほぼ長方形の場合であり、透光性誘電体１２の断面形状もほぼ長方形として透光性気密容器１の内壁との間に所定の間隔を保つ形状寸法としている。また、同図（ｂ）は透光性気密容器１の内壁形状がほぼ楕円形の場合であり、透光性誘電体１２の断面形状もほぼ楕円形として透光性気密容器１の内壁との間に所定の間隔を保つ形状寸法としている。
【００４３】
図７は本発明の希ガス蛍光ランプのさらに他の変形例を示す側面図である。この変形例においては図１〜図３に示した希ガス蛍光ランプの構成に対して、外部電極の構成を除き実質的に同じで構成である。したがって、実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、以下では異なる外部電極部分を中心に説明する。
【００４４】
この変形例においては、一端部で共通に接続されるとともに他端が開放された複数本の線状の外部電極７が用いられている。この外部電極７は、透光性気密容器１の周囲に相互に平行状態を維持しつつ、非常に疎な螺旋形状で希ガス蛍光ランプの外壁に巻き付けられている。
【００４５】
このような構成の外部電極７を用いることにより、外部電極７を構成する複数本の電極線の一部に、透光性気密容器１の表面からの浮きや、断線などの損傷が生じ、外部電極としての機能を失った場合に於いても、平行状態を維持しつつ巻き付けられている他の電極線がその機能を代行することにより、瞬時の不点灯やチラツキの発生を防止できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、希ガス蛍光ランプの内部電極先端部に、透光性誘電体のガラス棒を取り付けることにより、内部電極近傍の放電空間を狭い環状空間に変え、希ガス蛍光ランプの低調光率点灯時に、内部電極近傍の径中心部で発生していた拡散陽光柱の収縮現象を防止し、内部電極近傍の狭い環状空間で陽光柱の安定した拡散状態を可能とした。
【００４７】
すなわち、希ガス蛍光ランプを、液晶表示装置が要求するＰＷＭ調光方式にて点灯し、調光率を２％まで下げた場合においても、放電空間全域が拡散陽光柱で、安定に放電している状態を保つ調光性能に優れた、希ガス蛍光ランプの提供を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、希ガス蛍光ランプの第１の実施形態を示すランプ側面図である。
【図２】図１に示す、希ガス蛍光ランプの軸方向断面図である。
【図３】図１又は図２に示す、希ガス蛍光ランプの径方向断面図である。
【図４】図１に示す、希ガス蛍光ランプを調光率２％で点灯させる場合のＰＷＭ調光電圧波形図である。
【図５】図１に示す、希ガス放電ランプを図４に示す、調光条件においてＰＷＭ調光点灯したときの陽光柱拡散状態図である。
【図６】図６は、図１に示す本発明の希ガス蛍光ランプの変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の希ガス蛍光ランプのさらに他の変形例を示す、希ガス蛍光ランプの側面図である。
【図８】従来の希ガス蛍光ランプの一例を示す軸方向断面図である。
【図９】図８に示す、従来例の希ガス蛍光ランプの内部電極部分の径方向断面図である。
【図１０】図８又は図９に示す、従来例の希ガス蛍光ランプの側面図である。
【図１１】希ガス蛍光ランプを、調光比率Ｄを１００％で点灯させる場合の矩形波電圧波形図である。
【図１２】図８から図１０に示す従来の希ガス蛍光ランプを、図１１に示す調光比率１００％の条件において、ＰＷＭ調光点灯したときの陽光柱拡散状態図である。
【図１３】従来の希ガス蛍光ランプを調光比率Ｄを１００％未満に変化させて点灯させる場合の矩形波電圧波形図である。
【図１４】図８から図１０に示す、従来例の希ガス蛍光ランプに、図１２に示すＰＷＭ調光の調光比率を小さくした制御電圧を、印加点灯したときの陽光柱の拡散状態図である。
【符号の説明】
１  透光性気密容器
２  蛍光体被膜層
３  放電媒体（希ガス）
４  導入線
５  内部電極（金属製電極）
６  固定用金属棒
７  外部電極（導電性材料）
８  透光性絶縁材料
９  電圧供給電線
１０  点灯回路電源（インバータ）
１１  高周波の矩形電圧
１２  透光性誘電体（ガラス棒）
【図１】
2004327274.tif 000004
【図２】
2004327274.tif 000005
【図３】
2004327274.tif 000006
【図４】
2004327274.tif 000007
【図５】
2004327274.tif 000008
【図６】
2004327274.tif 000009
【図７】
2004327274.tif 000010
【図８】
2004327274.tif 000011
【図９】
2004327274.tif 000012
【図１０】
2004327274.tif 000013
【図１１】
2004327274.tif 000014
【図１２】
2004327274.tif 000015
【図１３】
2004327274.tif 000016
【図１４】
2004327274.tif 000017