(57)【要約】  熱陰極型放電ランプ（２０）は、管軸に垂直な断面が扁平形状であるガラスバルブ（２２）と、扁平形状の長径方向に軸を配してガラスバルブ（２２）内に配設される電極コイル（３１ａ，３１ｂ）とを備えている。電極コイル（３１ａ，３１ｂ）の軸方向の長さＬは、ガラスバルブ（２２）の扁平形状の長内径の長さをＬ１、短内径の長さをＬ２としたとき、Ｌ２＜Ｌ＜Ｌ１の関係を満たしている。バックライトユニット（５）は、熱陰極型放電ランプ（２０）を光源として備えている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
管軸に垂直な断面が扁平形状であるガラスバルブと、
扁平形状の長内径方向に軸を向けて前記ガラスバルブ内に配設される電極コイルとを備え、
前記電極コイルの軸方向の長さＬは、前記ガラスバルブの扁平形状の長内径の長さをＬ１、短内径の長さをＬ２としたとき、Ｌ２＜Ｌ＜Ｌ１の関係を満たしていること
を特徴とする請求項１記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項２】
筐体内に配設される熱陰極型蛍光ランプであって、
前記ガラスバルブ内には、希ガスが封入されており、
前記希ガスには、クリプトンが分圧比で２０％以上含まれていること
を特徴とする請求項１記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項３】
前記クリプトンの分圧比は、６０％以下であることを特徴とする請求項２記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項４】
前記希クリプトンの分圧比は、４５％以上であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項５】
前記希クリプトンの分圧比は、５５％以下であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項６】
筐体と、
当該筐体内に配設される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱陰極型放電ランプと
を備えることを特徴とするランプユニット。
【請求項７】
請求項６記載のランプユニットを光源として備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
筐体と、
当該筐体内に配設される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱陰極型放電ランプと
を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極型放電ランプおよびこれを光源として備えるランプユニット、表示装置に関する。
【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、冷陰極型放電ランプが主に採用されている。冷陰極型放電ランプは、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好適である。
ところで、液晶ディスプレイの大型化にともない、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用いるランプの高効率化が求められている。現在はバックライトユニットの光源として冷陰極型放電ランプが主に採用されているが、これらのランプよりもさらに高効率である熱陰極型放電ランプがバックライトユニットの新たな光源として注目され始めている。【０００３】
なお、特許文献１には、環状ガラスバルブの横断面が扁平形状である熱陰極型放電ランプが開示されている。こうすることにより、熱陰極型放電ランプを光源とする照明装置の直下照度を高めることができ、もって、ランプ効率を高めることができる旨記載されている。
また特許文献２には、バックライトユニットの光源に用いる蛍光ランプにおいて、ガラスバルブの横断面を楕円形にすることにより、バックライトユニットの輝度を低下させることなく輝度の均一性を向上させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−８１７５３号公報
【特許文献２】特開２０００−１００９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、熱陰極型放電ランプは、ランプ寿命が短く、寿命の点からバックライトユニットの光源として採用するには問題がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、長寿命の熱陰極型放電ランプ、ランプユニット、および表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、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る熱陰極型放電ランプの長寿命化をはかるために鋭意研究を重ねた。本発明者は、熱陰極型放電ランプの寿命は、電極コイルに塗布されるエミッタの量に依存していることに着目した。すなわち本発明者は、電極コイル単位長さ当たりに塗布されるエミッタの量が同じであれば、電極コイルの長さに比例して寿命が延びることに注目した。しかしながら、熱陰極型放電ランプの電極コイルの長さを大きくすると、これにともなって熱陰極型放電ランプの外囲器であるガラスバルブの径も大きくする必要がある。ところが、バックライトユニットは薄型化が求められているため、ガラスバルブの径を大きくすることは望まれない。【０００６】
そこで、本発明に係る熱陰極放電ランプは、管軸に垂直な断面が扁平形状であるガラスバルブと、扁平形状の長径方向に軸を向けて前記ガラスバルブ内に配設される電極コイルとを備え、前記電極コイルの軸方向の長さＬは、前記ガラスバルブの扁平形状の長内径の長さをＬ１、短内径の長さをＬ２としたとき、Ｌ２＜Ｌ＜Ｌ１の関係を満たしていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成においては、ガラスバルブが扁平形状をしているので、熱陰極型放電ランプをガラスバルブの短内径をバックライトユニットの厚み方向に配することによって、バックライトユニットの薄型化をはかることができる。また、本発明に係る熱陰極型放電ランプは、電極コイルの軸をガラスバルブの長径方向に配して、電極コイルの長さＬをガラスバルブの短内径の長さＬ２より長くしているので、同じ厚みを有する断面円形（直径Ｌ２）の熱陰極型放電ランプよりも、長寿命化をはかることができる。【０００８】
なお、本明細書において「扁平形状」とは、断面円形のガラス管を上下方向につぶして、上下方向の内径を短内径とし、左右方向の内径を長内径としたものであって、輪郭に対向する２つの平らな部分とこれらを繋ぐ曲線部分とを含む形状の他に、輪郭のすべてが曲線で表される楕円形状をも含むものとする。
また、本発明者は、バックライトユニット用の熱陰極型放電ランプを長寿命にすべく鋭意研究を行った。本発明者は、緩衝用希ガスとしてクリプトンの分圧比を増大すると寿命が長くなることに注目した。ところが、クリプトンの分圧比を増大すると、ランプ出力（全光束）が低下するということが従来より知られており、そのためクリプトンの分圧比は１５％程度とするのが限界であった。しかしながら、本発明者は、クリプトンの分圧比を増大するとランプ出力が低下するという問題は、熱陰極放電ランプが常温の雰囲気中で点灯される場合に生じるものであり、バックライトユニットの筐体内に配されて５０℃〜７０℃程度の雰囲気中で点灯される場合には、このランプ出力が低下する問題は生じないことを見出した。【０００９】
そこで、筐体内に配設される熱陰極型蛍光ランプであって、前記ガラスバルブ内には、希ガスが封入されており、前記希ガスには、クリプトンが分圧比で２０％以上含まれていることが好ましい。
上記構成では、クリプトンが分圧比で２０％以上封入されているので、従来よりもランプ寿命が長くなるという効果が得られる。また、本発明に係る熱陰極型放電ランプは、ランプユニットの筐体内に配設され、ランプが配設される雰囲気が室温よりも高温であるので、緩衝用希ガスとしてクリプトンが封入されていてもランプ出力が良好である。また、クリプトンの分圧比が高まると、ランプ電圧が低下するので、始動特性が向上すると共に、放電維持が容易になるというメリットも挙げられる。【００１０】
ここで、前記クリプトンの分圧比は、６０％以下であることが好適である。希ガス内のクリプトンの分圧比が６０％を超えると、ランプを調光しづらくなるからである。また、クリプトンは、アルゴンと比較して原子量が大きいため、クリプトンの分圧比が増大するほど、前記外囲器に封入されている水銀が拡散しにくくなるため、ランプ始動時からの光束の立ち上がり特性が低下するので、希ガス内のクリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適である。さらに、クリプトンは、アルゴンと比較して非常に高価であるので、必要以上にクリプトンを封入することは、意味の無いコストアップにつながるので、希ガス内のクリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適である。加えて、希ガス内のクリプトンの分圧比が６０％を超えると、ランプ調光点灯時にいわゆる移動縞が発生してしまうからである。【００１１】
また、前記クリプトンの分圧比は、４５％以上であることがより望ましい。これにより、ランプ電圧が低下してランプ電流を増大させることができ、非常に高効率のランプが得られるからである。
ここで、前記クリプトンの分圧比は、５５％以下であることがより望ましい。クリプトンの分圧比が５５％を超えると、ランプ効率が低下することが実験により確認されているからである。【００１２】
本発明に係るランプユニットは、筐体と、当該筐体内に配設される上記いずれかの熱陰極型放電ランプとを備えることを特徴としている。これにより、高効率で長寿命のランプユニットを得ることができる。
本発明に係る表示装置は、上記ランプユニットを光源として備えることを特徴としている。これにより、消費電力が低く、長寿命かつ高効率の表示装置を得ることができる。【００１３】
本発明に係る他の表示装置は、筐体と、当該筐体内に配設される上記いずれかの熱陰極型放電ランプとを備えることを特徴としている。これにより、消費電力が低く、長寿命かつ高効率の表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本実施の形態に係るアスペクト比１６：９の液晶表示装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２】図２は本実施の形態に係るバックライトユニットの構成を示す概略斜視図である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る熱陰極型放電ランプの構成を示す図であって、図３（ａ）は平面断面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面で切断したときの横断面図である。
【図４】図４は、管軸に垂直な断面が円形状であるガラス管を、断面楕円形状に変形する工程を説明する図である。
【図５】図５は、緩衝用希ガス中のクリプトンの分圧比とランプ寿命との関係を示す表である。
【図６】図６は、ランプ調光点灯時に生じる移動縞を示す模式図である。
【図７】図７は、変形例に係るガラスバルブの断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１                   バックライトユニット
２０                 熱陰極型放電ランプ
２１                 水銀
２２                 ガラスバルブ
２４                 保護膜
２６                 蛍光体層
３１ａ，３１ｂ              電極コイル
Ｌ                   電極コイルの長さ
Ｌ１                 ガラスバルブの長内径の長さ
Ｌ２                 ガラスバルブの短内径の長さ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る熱陰極放電ランプ、バックライトユニット、および液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。
＜液晶表示装置の構成＞
はじめに、図１を参照しながら本実施の形態に係る液晶表示装置の構成について説明する。図１は、本発明に係る液晶表示装置を示す図であり、内部の様子がわかるように、一部を切り欠いている。【００１７】
液晶表示装置１は、例えば、液晶カラーテレビであり、液晶画面ユニット３とバックライトユニット５とが筐体４に組み込まれてなる。液晶画面ユニット３は、例えば、カラーフィルタ基板、液晶、ＴＦＴ基板、駆動モジュール等（図示せず）を備え、液晶画面ユニット３の外部からの画像信号に基づいてカラー画像を液晶画面ユニット３の画面６に表示する。【００１８】
＜バックライトユニットの構成＞
はじめに、図２を参照しながら本実施の形態に係るバックライトユニットの構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るアスペクト比１６：９の液晶ディスプレイ用バックライトユニット５の構成を示す概略斜視図である。同図において内部の構造を示すために前面パネル１６の一部を切り欠いて示している。【００１９】
図２に示すように、バックライトユニット５は、複数の熱陰極型放電ランプ２０と、開口部を有しこれらのランプ２０を収納する筐体１０と、この筐体１０の開口部を覆う前面パネル１６とを備える。
筐体１０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製であって、その内面１１に銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されている。【００２０】
ランプ２０は直管状をしており、本実施の形態では、１４本のランプ２０が筐体１０内に直下方式で配設され、電気的に並列に接続されている。ランプ２０は、図示しない点灯回路によって定電流制御される。なお、ランプ２０の構成については後述する。
筐体１０の開口部は、拡散板１３、拡散シート１４およびレンズシート１５を積層してなる透光性の前面パネル１６で覆われており、内部にちりや埃などの異物が入り込まないように密閉されている。【００２１】
前面パネル１６における拡散板１３および拡散シート１４は、ランプ２０から発せられた光を散乱・拡散させるものであり、レンズシート１５は、当該シート１５の法線方向へ光をそろえるものであって、これらによりランプ２０から発せられた光が前面パネル１６の表面（発光面）の全体に亘り均一に前方を照射するように構成されている。
＜第１の実施の形態＞
[熱陰極型放電ランプの構成]
つぎに、本発明の第１の実施の形態に係る熱陰極型放電ランプについて説明する。図３は、本実施の形態に係る熱陰極型放電ランプ（以下、単に「ランプ」という場合もある。）２０の構成を示す図であって、図３（ａ）は平面断面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面で切断したときの横断面図である。【００２２】
ランプ２０は、直管状のガラスバルブ２２と、ガラスバルブ２２内の両端に配設された一対の電極３０ａ，３０ｂとを有している。
ガラスバルブ２２は、バリウム・ストロンチウムシリケートガラス（軟化点６７５℃の軟質ガラス）製である。図２（ｂ）に示すように、ガラスバルブ２２は、管軸に垂直な断面は、長内径Ｌ１と短内径Ｌ２とを有する楕円形をしている。このように、ガラスバルブ２２が楕円形状をしているので、ランプ２０をガラスバルブ２２の短内径をバックライトユニット５の厚み方向に配する、すなわち、ガラスバルブ２２の短内径を前面パネル１６に対して垂直に配することによって、バックライトユニット５の薄型化をはかることができる。  なお、厚みは増すこととなるが、ガラスバルブ２２の短径を前面パネル１６に対して平行に配してもよく、この場合においても長寿命化が実現できる。【００２３】
また、ガラスバルブ２２の一端（図中では左側端部）には、排気管２８が封着されている。この排気管２８は、ガラスバルブ２２内を排気したり希ガスを封入するときに使用され、上記排気・封入の後に封着されたものである。排気管２８をガラスバルブ２２の両端ではなく一端に設けることにより、最冷点制御がし易くなる。つまり両端に設けると最冷点箇所がどちらにできるか分からないためである。【００２４】
排気管２８のうち外部に突出した部分の長さＬｉは１０ｍｍとしている。ここで、この長さＬｉは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましく、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下がより好ましい。５ｍｍ未満であると封止切りが困難となってしまう。１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であると最冷点箇所の制御により効率を向上することができる。３０ｍｍを超えると長くなる分、割れやすくなったり、光らない部分が多くなり商品価値が低下する。また、３０ｍｍを超えて長くしても、それ以上の効率向上は望めないためである。【００２５】
電極３０ａ，３０ｂは、いわゆるガラスビーズマウント方式のものであり、ガラスバルブ２２にピンチシール（圧壊封止）されている。また、電極３０ａ，３０ｂは、トリプルコイルで６．５ターンの電極コイル３１ａ，３１ｂと、この電極コイル３１ａ，３１ｂを架持する一対のリード線３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂと、このリード線３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂを保持するビーズガラス３４ａ，３４ｂとからなる。電極コイル３１ａ，３１ｂは、例えばタングステン製であり、エミッタとして、ストロンチウム、カルシウム、バリウムの酸化物が塗布されている。【００２６】
図３（ｂ）に示すように、電極コイル３１ａ，３１ｂの軸は、長内径方向に配され、電極コイル３１ａ，３１ｂの長さＬは、短内径Ｌ２より長く、長内径Ｌ１より短い。
ガラスバルブ２２の内面には、アルミナからなる保護膜２４が形成されている。保護膜２４上には、蛍光体層２６が積層されている。蛍光体層２６中の蛍光体としては、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ている。【００２７】
ガラスバルブ２２内には、約５ｍｇの水銀２１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、ガラスバルブ２２内に封入する水銀２１は、水銀単体のほかに、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してもよい。
ここで、４５インチの液晶ディスプレイ用バックライトユニットに使用する場合のランプ２０の各寸法等の仕様について述べる。【００２８】
ガラスバルブ２２の長内径Ｌ１は１７ｍｍ、短内径Ｌ２は１０ｍｍ、全長ＬＯは１０１０ｍｍ、電極間距離Ｌｅは９５０ｍｍ、管壁負荷Ｗｅは０．０５（Ｗ／ｃｍ２）である。なお、管壁負荷は、ランプ電力を、ガラスバルブ２２のうち電極間距離Ｌｅに相当する部分の内表面積で除した値である。
なお、長寿命のランプを得るためには、このランプ２０の管壁負荷Ｗｅは０．０２５〜０．０７（Ｗ／ｃｍ２）の範囲に規定することが好ましい。【００２９】
管壁負荷が０．０７（Ｗ／ｃｍ２）より大きくなると、短時間で光束劣化が激しくなり長い寿命が得られない。また、０．０２５（Ｗ／ｃｍ２）より小さくなると、必要な光束を得るためにランプ電力を固定したままではランプの管径が太くなり過ぎ、バックライトユニットの使用としては適さないからである。また、形状固定で電力を低減すると、放電維持が困難となる。【００３０】
上記形態のランプ２０は、ランプ電圧１２５Ｖ、ランプ効率８１ｌｍ／Ｗで、平均寿命３９０００時間という特性を有する。
[ランプの製造方法]
つぎに、ランプ２０の製造方法について説明する。まず、管軸に垂直な断面が円形状をしている直管ガラス管を用意する。ガラス管を洗浄・乾燥させた後、公知の方法によりガラスバルブの内面にアルミナを塗布・乾燥させて保護膜を形成する。さらに、公知の方法により保護膜上に、蛍光体懸濁液を塗布して乾燥させる。【００３１】
そして、当該ガラス管を電気炉で約６００℃で加熱して蛍光体を焼成する。焼成したのち、ガラス管の温度が下がらないように保ったまま、断面形状を変形させる。図４は、管軸に垂直な断面が円形状であるガラス管を、断面楕円形状に変形する工程を説明する図である。
図４（ａ）に示すような、ステンレス鋼からなり楕円中空の金型２５ａ，２５ｂを用意する。図４（ｂ）に示すように、ガラス管の温度を保温した状態で、ガラス管を金型２５ａ，２５ｂの間に挟むように設置する。そして、図４（ｃ）のように、金型２５ａの自重によりガラス管２３の断面を楕円形状に変形させる。これにより、図４（ｄ）に示すような断面楕円形状のガラスバルブ２２を得ることができる。【００３２】
上記方法では、蛍光体の焼成時にガラス管の断面を円形から楕円形に変形させているので、ガラス管を変形させるために、別途ガラス管を加熱する工程を実施する場合よりも製造工程を簡略化することできる。
上記において、ガラス管の内径が１５ｍｍのものを用いると、長内径Ｌ１＝１７ｍｍ、短内径Ｌ２＝１０ｍｍの断面楕円形状のガラスバルブを得ることができる。また、ガラス管の内径が２０ｍｍのものを用いると、長内径Ｌ１＝２４ｍｍ、短内径Ｌ２＝１６ｍｍの断面楕円形状のガラスバルブを得ることができる。なお、ガラスバルブの各内径の寸法は、ガラスバルブの材質を変えることによって、様々な値に調整することができる。【００３３】
その後、ガラスバルブ２２内の余分な箇所の蛍光体を剥ぎ取ることにより、図３に示す蛍光体層２６が形成される。
そして、電極３０ａ，３０ｂを公知のピンチシールによりガラスバルブ２２に封着し、水銀２１、緩衝用希ガスを入れて排気管２８より排気して、排気管２８を封止することによってランプ２０を得ることができる。【００３４】
[本実施の形態の効果]
上記のように、電極コイル３１ａ，３１ｂの軸をガラスバルブ２２の長径方向に向けて、電極コイル３１ａ，３１ｂコイルの長さＬをガラスバルブの短内径の長さＬ２より長くしている。ここで、単位長さ当たりの電極コイルに塗布されるエミッタの量が同じである場合には、ランプ寿命は、電極コイルの長さ（ターン数）に略比例することになる。したがって、本実施の形態に係るランプ２０の構成とすることにより、同じ厚みを有する断面円形の熱陰極型放電ランプよりも、長寿命化をはかることができる。【００３５】
また、ガラスバルブが扁平形状をしているので、熱陰極型放電ランプをガラスバルブの短内径をバックライトユニット５の厚み方向に配することによって、バックライトユニット５の薄型化をはかることができる。
また、従来のバックライトユニットは、冷陰極型放電ランプを光源として用いており、冷陰極型放電ランプのランプ効率は、通常約５０ｌｍ／Ｗであるため、バックライトユニットとしての効率は低かった。それに対して、本実施の形態に係るバックライトユニット５は、光源として熱陰極型放電ランプ２０を採用しており、熱陰極型放電ランプ２０のランプ効率は約８０ｌｍ／Ｗであるため、バックライトユニット５は非常に高効率であるといえる。【００３６】
さらに、バックライトユニット５の筐体１０内のランプ２０から液晶パネルまでの距離と、バックライトユニット５の筐体１０内に配される各ランプ２０のランプ間距離を等しくすると、液晶ディスプレイの輝度むらを抑制できることが知られている。本実施の形態では、ガラスバルブ２２の形状を楕円形にしているので、電極コイル３１ａ，３１ｂの長さに対して、ランプ２０から液晶パネル（不図示）までの距離を大きくすることができる。これに伴い、バックライトユニット５の筐体１０内に配される各ランプ２０のランプ間距離をランプ２０から液晶パネルまでの距離と等しい大きさまで大きくしても輝度むらが抑制されるので、筐体１０内に配されるランプ２０のランプ間距離を大きくすることができ、光源として必要なランプ２０の本数を低減することができる。これにより、バックライトユニット５に必要な部品点数を削減することができるので、バックライトユニット５の低コスト化に寄与することになる。【００３７】
なお、図２においては、ランプ２０を１４本配設した構成について説明しているが、ランプ２０は、バックライトユニット５の筐体１０内に配設されるランプ２０の本数は、液晶表示装置の画面サイズ等に応じて適宜変更されてもよい。
＜第２の実施の形態＞
つぎに本発明の第２の実施の形態に係る熱陰極型放電ランプについて説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態に対して、緩衝用希ガスの成分が異なり、他は同じであるので、緩衝用希ガスの成分を除く部分についての説明は省略する。【００３８】
本発明者は、バックライトユニットの光源として用いられる熱陰極型放電ランプを長寿命にすべく鋭意研究を重ねた。本発明者は、緩衝用希ガスとしてアルゴンに加えてクリプトンを混合し、クリプトンの分圧比を増大すると、ランプ寿命が長くなることに注目した。なお、クリプトンの分圧比を増大するとランプ寿命が長くなるのは、通常アルゴンを主として使うところを、アルゴンよりも原子量の大きいクリプトンの分圧比を大きくすることによって、エミッタが電極コイルから飛散しにくくなるからである。ところが、クリプトンの封入量を増大すると、ランプ出力(全光束)が低下するということが従来より知られており、そのためクリプトンの分圧比は１５％程度とするのが限界であった。【００３９】
しかしながら、本発明者の鋭意研究により、クリプトンの分圧比を増大するとランプ出力が低下するという問題は、熱陰極型放電ランプが常温の雰囲気中で点灯される場合に生じるものであり、バックライトユニットの筐体内に配されて５０℃〜７０℃程度の雰囲気中で点灯される場合には、ランプ出力が低下するという問題は生じないことが見出された。【００４０】
そこで、本発明者は、緩衝用希ガス中のクリプトンの分圧比をいくらにすればよいかの検討を行った。図５は、緩衝用希ガス中のクリプトンの分圧比とランプ寿命との関係を示す表である。なお、図５の「調光３０％時の移動縞」の欄の「○」は、移動縞が生じていない状態を示し、「Ｘ」は移動縞が生じていない状態を示している。また、「光束立ち上がり特性」の欄の「○」は良好である状態を示し、「△」は可である状態を示し、「×」は、不良である状態を示している。【００４１】
図５より、緩衝用希ガスとしてのクリプトンの分圧比が２０％以上であると、ランプ寿命が、５００００時間を越えることがわかるので、クリプトンの分圧比は２０％以上であることが好適である。また、クリプトンの分圧比が高まると、ランプ電圧が低下するので、  始動特性が向上すると共に、放電維持が容易になるというメリットも挙げられる。
さらに、ランプ２０は、定格電力を一定（たとえば、２０Ｗ）として、クリプトンの分圧比を増大させるほど、ランプ電圧が低下してランプ電流は増大する。ランプ点灯時には、電極コイル３１ａ，３１ｂに塗布されているエミッタから電子を放出させるために、電極コイル３１ａ，３１ｂを昇温させる必要があるが、ランプ電流のみでは、電極コイル３１ａ，３１ｂを十分に温めることができない。そこで、従来よりフィラメント電流を電極コイル３１ａ，３１ｂに別途通電しており、フィラメント電流の通電による発熱によって電極コイル３１ａ，３１ｂを昇温させている。すなわち、ランプ電流が低いほど、電極コイル３１ａ，３１ｂを昇温させるために、フィラメント電流をより多く流さなければならない。フィラメント電流はランプ電力に加えて、別途通電させているので、消費電力を抑えるという観点からは、できるだけランプ電流を増大させて、必要なフィラメント電流を小さくすることが望まれる。鋭意研究の末、本発明者は、クリプトンの分圧比を高めることによって、ランプ電圧を低下させて、ランプ電流を増大させることによって、必要なフィラメント電流を少なくして、エネルギーロスを抑制できることを見出した。【００４２】
ところで、クリプトンの分圧比が６０％を超えると、ランプを調光することが少々困難になることが判明したので、クリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適であるといえる。なお、クリプトンの分圧比が６０％を超えると調光することが少々困難になるものの、クリプトンの分圧比が高くなるのにつれて寿命が長くなるので、長寿命化と良好な調光特性の要請を比較考量してクリプトンの分圧比を決定することが望ましい。【００４３】
また、クリプトンは、アルゴンと比較して原子量が大きいため、クリプトンの分圧比が増大するほど、ガラスバルブ２２に封入されている水銀が拡散しにくくなるため、ランプ始動時からの光束の立ち上がり特性が低下するので、この点からも希ガス内のクリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適である。なお、図５の光束立ち上がり特性は目視により確認した。【００４４】
さらに、クリプトンは、アルゴンと比較して非常に高価であるので、必要以上にクリプトンを封入することは、意味の無いコストアップにつながるので、希ガス内のクリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適である。
加えて、希ガス内のクリプトンの分圧比が６０％を超えると、ランプ調光点灯時にいわゆる移動縞が発生してしまう。図６は、ランプ調光点灯時に生じる移動縞を示す模式図であって、上述の移動縞を説明するための図である。【００４５】
移動縞とは、ランプ２０を点灯すると、ランプ２０の一部あるいは全体に明るい部分と暗い部分が交互に表れて縞模様となり、これがランプ２０のいずれか一方の管端部方向へ移動する現象をいう。  図６に示した例では、縞模様が紙面右側から左方向へ移動している様子を示している。
移動縞の発生原因は、現段階では明らかにはなっていないが、調光をしたり、クリプトンの分圧比を高めると移動縞が発生することが確認されている。本発明者の鋭意研究により、クリプトンの分圧比が６０％を超えると移動縞の発生が顕著になることが明らかにされた。【００４６】
上記において特に、ガラスバルブ２２内に封入される希ガスには、クリプトンの混合比は、４５％以上であることがより望ましい。これにより、ランプ電圧が十分に低下してランプ電流を増大させることができるので、非常に高効率のランプが得られるからである。
また、図５に示しているように、クリプトンの分圧比が５５％を超えると、ランプ効率がやや低下することが実験により確認されているので、クリプトンの分圧比は、５５％以下であることが望ましい。これは、クリプトンの分圧比が４５％までは、ランプ電流の増大にともなって、フィラメント電流の低下によるエネルギーロスを抑制することができるが、クリプトンの分圧比が５５％を超えると、ランプ電流自体が大きくなりすぎて、電極コイル３１ａ，３１ｂに通電された場合に熱として消費されてしまい、かえってエネルギーロスが増大するからであると考えられる。【００４７】
また、緩衝用希ガスとしてアルゴン５０％、クリプトン５０％が封入された熱陰極型放電ランプを光源とするバックライトユニットを作成して試験を実施したところ、ランプ出力低下の問題は確認されなかった。また、光源として熱陰極型放電ランプを用いているので、高効率のバックライトユニットを得ることができる。
以上説明したように、本発明は、長寿命で高効率の熱陰極型蛍光ランプ、ランプユニット、液晶表示装置を提供することができる。【００４８】
＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記の実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を考えることができる。
（１）上記においては、ガラスバルブは、図３（ｂ）に示すように、管軸に垂直な断面が楕円形のものについて説明したが、これに限定されず、長内径と短内径を有する形状のものであればどのような形状であってもよい。例えば図７（ａ）に示すように、扁平形状をしていてもよいし、図７（ｂ）に示すように、長方形状をしていてもよい。これらの場合も短内径Ｌ２の大きさに対して長内径Ｌ１が大きいので、電極コイルの軸方向の長さを大きくすることができる。これにより、短内径Ｌ２の長さに対して、電極コイルの長さを大きくすることができるので、長寿命の熱陰極型放電ランプを提供することができる。また、ガラスバルブ２２を、短内径Ｌ２が液晶パネル面に対して垂直になるように配設することによって、装置の薄型化をはかることができる。【００４９】
（２）上記においては、ガラスバルブ２２は、外観視直線状のものについて説明したがこれに限定されず、たとえば、ガラスバルブ２２は、外観視Ｕ字状、コ字状等その他の形状をしていてもよい。
（３）上記においては、緩衝用希ガスとして、アルゴン、クリプトンを封入したものについて説明したが、これらに加えて、ネオンやキセノンを封入してもよい。キセノンは原子量が大きため、電極コイルに塗布されているエミッタの飛散を抑制するので、キセノンを封入することにより、さらなる長寿命化がはかられる。【００５０】
（４）上記においては、ガラスバルブ２２の内面に保護膜２６が形成されたものについて説明したが、保護膜２６が形成されていなくてもよい。
（５）上記においては、ランプユニットとして、バックライトユニットを例に挙げて説明したが、これに限定されず、たとえば、筐体と、当該筐体内に配設される本実施形態に係る熱陰極型放電ランプとを備える一般照明ユニットであってもよい。【００５１】
（６）上記においては、表示装置として液晶表示装置を例に挙げて説明したが、これに限定されず、表示装置としては、たとえば、筐体と、当該筐体内に配設される本実施の形態の熱陰極型放電ランプとを備える看板装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は熱陰極型放電ランプに広く適用することができる。また、本発明は、高効率で長寿命な熱陰極型放電ランプ、ランプユニット、および表示装置を提供することができるので、その産業的利用価値は極めて高い。
【図１】
2007032320.tif 000002
【図２】
2007032320.tif 000003
【図３】
2007032320.tif 000004
【図４】
2007032320.tif 000005
【図５】
2007032320.tif 000006
【図６】
2007032320.tif 000007
【図７】
2007032320.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月8日(2007.2.8)
【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】
管軸に垂直な断面が扁平形状であるガラスバルブと、
扁平形状の長内径方向に軸を向けて前記ガラスバルブ内に配設される電極コイルとを備え、
前記電極コイルの軸方向の長さＬは、前記ガラスバルブの扁平形状の長内径の長さをＬ１、短内径の長さをＬ２としたとき、Ｌ２＜Ｌ＜Ｌ１の関係を満たしていること
を特徴とする熱陰極型放電ランプ。
【請求項２】
筐体内に配設される熱陰極型蛍光ランプであって、
前記ガラスバルブ内には、希ガスが封入されており、
前記希ガスには、クリプトンが分圧比で２０％以上含まれていること
を特徴とする請求項１記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項３】
前記クリプトンの分圧比は、６０％以下であることを特徴とする請求項２記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項４】
前記クリプトンの分圧比は、４５％以上であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項５】
前記クリプトンの分圧比は、５５％以下であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項６】
筐体と、
当該筐体内に配設される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱陰極型放電ランプと
を備えることを特徴とするランプユニット。
【請求項７】
請求項６記載のランプユニットを光源として備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
筐体と、
当該筐体内に配設される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱陰極型放電ランプと
を備えることを特徴とする表示装置。
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【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】
管軸に垂直な断面が扁平形状であるガラスバルブと、
扁平形状の長内径方向に軸を向けて前記ガラスバルブ内に配設される電極コイルとを備え、
前記電極コイルの軸方向の長さＬは、前記ガラスバルブの扁平形状の長内径の長さをＬ１、短内径の長さをＬ２としたとき、Ｌ２＜Ｌ＜Ｌ１の関係を満たしていること
を特徴とする熱陰極型放電ランプ。
【請求項２】
筐体内に配設される熱陰極型蛍光ランプであって、
前記ガラスバルブ内には、希ガスが封入されており、
前記希ガスには、クリプトンが分圧比で２０％以上含まれていること
を特徴とする請求項１記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項３】
前記クリプトンの分圧比は、６０％以下であることを特徴とする請求項２記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項４】
前記クリプトンの分圧比は、４５％以上であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項５】
前記クリプトンの分圧比は、５５％以下であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項記載の熱陰極型放電ランプ。
【請求項６】
筐体と、
当該筐体内に配設される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱陰極型放電ランプと
を備えることを特徴とするランプユニット。
【請求項７】
請求項６記載のランプユニットを光源として備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
筐体と、
当該筐体内に配設される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱陰極型放電ランプと
を備えることを特徴とする表示装置。
【手続補正２】
【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、熱陰極型放電ランプおよびこれを光源として備えるランプユニット、表示装置に関する。
【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、冷陰極型放電ランプが主に採用されている。冷陰極型放電ランプは、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好適である。
【０００３】
ところで、液晶ディスプレイの大型化にともない、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用いるランプの高効率化が求められている。現在はバックライトユニットの光源として冷陰極型放電ランプが主に採用されているが、これらのランプよりもさらに高効率である熱陰極型放電ランプがバックライトユニットの新たな光源として注目され始めている。
【０００４】
なお、特許文献１には、環状ガラスバルブの横断面が扁平形状である熱陰極型放電ランプが開示されている。こうすることにより、熱陰極型放電ランプを光源とする照明装置の直下照度を高めることができ、もって、ランプ効率を高めることができる旨記載されている。
【０００５】
また特許文献２には、バックライトユニットの光源に用いる蛍光ランプにおいて、ガラスバルブの横断面を楕円形にすることにより、バックライトユニットの輝度を低下させることなく輝度の均一性を向上させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−８１７５３号公報
【特許文献２】特開２０００−１００９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、熱陰極型放電ランプは、ランプ寿命が短く、寿命の点からバックライトユニットの光源として採用するには問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、長寿命の熱陰極型放電ランプ、ランプユニット、および表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、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る熱陰極型放電ランプの長寿命化をはかるために鋭意研究を重ねた。本発明者は、熱陰極型放電ランプの寿命は、電極コイルに塗布されるエミッタの量に依存していることに着目した。すなわち本発明者は、電極コイル単位長さ当たりに塗布されるエミッタの量が同じであれば、電極コイルの長さに比例して寿命が延びることに注目した。しかしながら、熱陰極型放電ランプの電極コイルの長さを大きくすると、これにともなって熱陰極型放電ランプの外囲器であるガラスバルブの径も大きくする必要がある。ところが、バックライトユニットは薄型化が求められているため、ガラスバルブの径を大きくすることは望まれない。
【０００９】
そこで、本発明に係る熱陰極放電ランプは、管軸に垂直な断面が扁平形状であるガラスバルブと、扁平形状の長径方向に軸を向けて前記ガラスバルブ内に配設される電極コイルとを備え、前記電極コイルの軸方向の長さＬは、前記ガラスバルブの扁平形状の長内径の長さをＬ１、短内径の長さをＬ２としたとき、Ｌ２＜Ｌ＜Ｌ１の関係を満たしていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成においては、ガラスバルブが扁平形状をしているので、熱陰極型放電ランプをガラスバルブの短内径をバックライトユニットの厚み方向に配することによって、バックライトユニットの薄型化をはかることができる。また、本発明に係る熱陰極型放電ランプは、電極コイルの軸をガラスバルブの長径方向に配して、電極コイルの長さＬをガラスバルブの短内径の長さＬ２より長くしているので、同じ厚みを有する断面円形（直径Ｌ２）の熱陰極型放電ランプよりも、長寿命化をはかることができる。
【００１１】
なお、本明細書において「扁平形状」とは、断面円形のガラス管を上下方向につぶして、上下方向の内径を短内径とし、左右方向の内径を長内径としたものであって、輪郭に対向する２つの平らな部分とこれらを繋ぐ曲線部分とを含む形状の他に、輪郭のすべてが曲線で表される楕円形状をも含むものとする。
【００１２】
また、本発明者は、バックライトユニット用の熱陰極型放電ランプを長寿命にすべく鋭意研究を行った。本発明者は、緩衝用希ガスとしてクリプトンの分圧比を増大すると寿命が長くなることに注目した。ところが、クリプトンの分圧比を増大すると、ランプ出力（全光束）が低下するということが従来より知られており、そのためクリプトンの分圧比は１５％程度とするのが限界であった。しかしながら、本発明者は、クリプトンの分圧比を増大するとランプ出力が低下するという問題は、熱陰極放電ランプが常温の雰囲気中で点灯される場合に生じるものであり、バックライトユニットの筐体内に配されて５０℃〜７０℃程度の雰囲気中で点灯される場合には、このランプ出力が低下する問題は生じないことを見出した。
【００１３】
そこで、筐体内に配設される熱陰極型蛍光ランプであって、前記ガラスバルブ内には、希ガスが封入されており、前記希ガスには、クリプトンが分圧比で２０％以上含まれていることが好ましい。
【００１４】
上記構成では、クリプトンが分圧比で２０％以上封入されているので、従来よりもランプ寿命が長くなるという効果が得られる。また、本発明に係る熱陰極型放電ランプは、ランプユニットの筐体内に配設され、ランプが配設される雰囲気が室温よりも高温であるので、緩衝用希ガスとしてクリプトンが封入されていてもランプ出力が良好である。また、クリプトンの分圧比が高まると、ランプ電圧が低下するので、始動特性が向上すると共に、放電維持が容易になるというメリットも挙げられる。
【００１５】
ここで、前記クリプトンの分圧比は、６０％以下であることが好適である。希ガス内のクリプトンの分圧比が６０％を超えると、ランプを調光しづらくなるからである。また、クリプトンは、アルゴンと比較して原子量が大きいため、クリプトンの分圧比が増大するほど、前記外囲器に封入されている水銀が拡散しにくくなるため、ランプ始動時からの光束の立ち上がり特性が低下するので、希ガス内のクリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適である。さらに、クリプトンは、アルゴンと比較して非常に高価であるので、必要以上にクリプトンを封入することは、意味の無いコストアップにつながるので、希ガス内のクリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適である。加えて、希ガス内のクリプトンの分圧比が６０％を超えると、ランプ調光点灯時にいわゆる移動縞が発生してしまうからである。
【００１６】
また、前記クリプトンの分圧比は、４５％以上であることがより望ましい。これにより、ランプ電圧が低下してランプ電流を増大させることができ、非常に高効率のランプが得られるからである。
【００１７】
ここで、前記クリプトンの分圧比は、５５％以下であることがより望ましい。クリプトンの分圧比が５５％を超えると、ランプ効率が低下することが実験により確認されているからである。
【００１８】
本発明に係るランプユニットは、筐体と、当該筐体内に配設される上記いずれかの熱陰極型放電ランプとを備えることを特徴としている。これにより、高効率で長寿命のランプユニットを得ることができる。
【００１９】
本発明に係る表示装置は、上記ランプユニットを光源として備えることを特徴としている。これにより、消費電力が低く、長寿命かつ高効率の表示装置を得ることができる。
【００２０】
本発明に係る他の表示装置は、筐体と、当該筐体内に配設される上記いずれかの熱陰極型放電ランプとを備えることを特徴としている。これにより、消費電力が低く、長寿命かつ高効率の表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る熱陰極放電ランプ、バックライトユニット、および液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
＜液晶表示装置の構成＞
はじめに、図１を参照しながら本実施の形態に係る液晶表示装置の構成について説明する。図１は、本発明に係る液晶表示装置を示す図であり、内部の様子がわかるように、一部を切り欠いている。
【００２３】
液晶表示装置１は、例えば、液晶カラーテレビであり、液晶画面ユニット３とバックライトユニット５とが筐体４に組み込まれてなる。液晶画面ユニット３は、例えば、カラーフィルタ基板、液晶、ＴＦＴ基板、駆動モジュール等（図示せず）を備え、液晶画面ユニット３の外部からの画像信号に基づいてカラー画像を液晶画面ユニット３の画面６に表示する。
【００２４】
＜バックライトユニットの構成＞
はじめに、図２を参照しながら本実施の形態に係るバックライトユニットの構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るアスペクト比１６：９の液晶ディスプレイ用バックライトユニット５の構成を示す概略斜視図である。同図において内部の構造を示すために前面パネル１６の一部を切り欠いて示している。
【００２５】
図２に示すように、バックライトユニット５は、複数の熱陰極型放電ランプ２０と、開口部を有しこれらのランプ２０を収納する筐体１０と、この筐体１０の開口部を覆う前面パネル１６とを備える。
【００２６】
筐体１０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂製であって、その内面１１に銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されている。
【００２７】
ランプ２０は直管状をしており、本実施の形態では、１４本のランプ２０が筐体１０内に直下方式で配設され、電気的に並列に接続されている。ランプ２０は、図示しない点灯回路によって定電流制御される。なお、ランプ２０の構成については後述する。
【００２８】
筐体１０の開口部は、拡散板１３、拡散シート１４およびレンズシート１５を積層してなる透光性の前面パネル１６で覆われており、内部にちりや埃などの異物が入り込まないように密閉されている。
【００２９】
前面パネル１６における拡散板１３および拡散シート１４は、ランプ２０から発せられた光を散乱・拡散させるものであり、レンズシート１５は、当該シート１５の法線方向へ光をそろえるものであって、これらによりランプ２０から発せられた光が前面パネル１６の表面（発光面）の全体に亘り均一に前方を照射するように構成されている。
【００３０】
＜第１の実施の形態＞
[熱陰極型放電ランプの構成]
つぎに、本発明の第１の実施の形態に係る熱陰極型放電ランプについて説明する。図３は、本実施の形態に係る熱陰極型放電ランプ（以下、単に「ランプ」という場合もある。）２０の構成を示す図であって、図３（ａ）は平面断面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面で切断したときの横断面図である。
【００３１】
ランプ２０は、直管状のガラスバルブ２２と、ガラスバルブ２２内の両端に配設された一対の電極３０ａ，３０ｂとを有している。
【００３２】
ガラスバルブ２２は、バリウム・ストロンチウムシリケートガラス（軟化点６７５℃の軟質ガラス）製である。図２（ｂ）に示すように、ガラスバルブ２２は、管軸に垂直な断面は、長内径Ｌ１と短内径Ｌ２とを有する楕円形をしている。このように、ガラスバルブ２２が楕円形状をしているので、ランプ２０をガラスバルブ２２の短内径をバックライトユニット５の厚み方向に配する、すなわち、ガラスバルブ２２の短内径を前面パネル１６に対して垂直に配することによって、バックライトユニット５の薄型化をはかることができる。  なお、厚みは増すこととなるが、ガラスバルブ２２の短径を前面パネル１６に対して平行に配してもよく、この場合においても長寿命化が実現できる。
【００３３】
また、ガラスバルブ２２の一端（図中では左側端部）には、排気管２８が封着されている。この排気管２８は、ガラスバルブ２２内を排気したり希ガスを封入するときに使用され、上記排気・封入の後に封着されたものである。排気管２８をガラスバルブ２２の両端ではなく一端に設けることにより、最冷点制御がし易くなる。つまり両端に設けると最冷点箇所がどちらにできるか分からないためである。
【００３４】
排気管２８のうち外部に突出した部分の長さＬｉは１０ｍｍとしている。ここで、この長さＬｉは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましく、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下がより好ましい。５ｍｍ未満であると封止切りが困難となってしまう。１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であると最冷点箇所の制御により効率を向上することができる。３０ｍｍを超えると長くなる分、割れやすくなったり、光らない部分が多くなり商品価値が低下する。また、３０ｍｍを超えて長くしても、それ以上の効率向上は望めないためである。
【００３５】
電極３０ａ，３０ｂは、いわゆるガラスビーズマウント方式のものであり、ガラスバルブ２２にピンチシール（圧壊封止）されている。また、電極３０ａ，３０ｂは、トリプルコイルで６．５ターンの電極コイル３１ａ，３１ｂと、この電極コイル３１ａ，３１ｂを架持する一対のリード線３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂと、このリード線３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂを保持するビーズガラス３４ａ，３４ｂとからなる。電極コイル３１ａ，３１ｂは、例えばタングステン製であり、エミッタとして、ストロンチウム、カルシウム、バリウムの酸化物が塗布されている。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、電極コイル３１ａ，３１ｂの軸は、長内径方向に配され、電極コイル３１ａ，３１ｂの長さＬは、短内径Ｌ２より長く、長内径Ｌ１より短い。
【００３７】
ガラスバルブ２２の内面には、アルミナからなる保護膜２４が形成されている。保護膜２４上には、蛍光体層２６が積層されている。蛍光体層２６中の蛍光体としては、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ている。
【００３８】
ガラスバルブ２２内には、約５ｍｇの水銀２１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。
【００３９】
なお、ガラスバルブ２２内に封入する水銀２１は、水銀単体のほかに、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してもよい。
【００４０】
ここで、４５インチの液晶ディスプレイ用バックライトユニットに使用する場合のランプ２０の各寸法等の仕様について述べる。
【００４１】
ガラスバルブ２２の長内径Ｌ１は１７ｍｍ、短内径Ｌ２は１０ｍｍ、全長ＬＯは１０１０ｍｍ、電極間距離Ｌｅは９５０ｍｍ、管壁負荷Ｗｅは０．０５（Ｗ／ｃｍ２）である。なお、管壁負荷は、ランプ電力を、ガラスバルブ２２のうち電極間距離Ｌｅに相当する部分の内表面積で除した値である。
【００４２】
なお、長寿命のランプを得るためには、このランプ２０の管壁負荷Ｗｅは０．０２５〜０．０７（Ｗ／ｃｍ２）の範囲に規定することが好ましい。
【００４３】
管壁負荷が０．０７（Ｗ／ｃｍ２）より大きくなると、短時間で光束劣化が激しくなり長い寿命が得られない。また、０．０２５（Ｗ／ｃｍ２）より小さくなると、必要な光束を得るためにランプ電力を固定したままではランプの管径が太くなり過ぎ、バックライトユニットの使用としては適さないからである。また、形状固定で電力を低減すると、放電維持が困難となる。
【００４４】
上記形態のランプ２０は、ランプ電圧１２５Ｖ、ランプ効率８１ｌｍ／Ｗで、平均寿命３９０００時間という特性を有する。
【００４５】
[ランプの製造方法]
つぎに、ランプ２０の製造方法について説明する。まず、管軸に垂直な断面が円形状をしている直管ガラス管を用意する。ガラス管を洗浄・乾燥させた後、公知の方法によりガラスバルブの内面にアルミナを塗布・乾燥させて保護膜を形成する。さらに、公知の方法により保護膜上に、蛍光体懸濁液を塗布して乾燥させる。
【００４６】
そして、当該ガラス管を電気炉で約６００℃で加熱して蛍光体を焼成する。焼成したのち、ガラス管の温度が下がらないように保ったまま、断面形状を変形させる。図４は、管軸に垂直な断面が円形状であるガラス管を、断面楕円形状に変形する工程を説明する図である。
【００４７】
図４（ａ）に示すような、ステンレス鋼からなり楕円中空の金型２５ａ，２５ｂを用意する。図４（ｂ）に示すように、ガラス管の温度を保温した状態で、ガラス管を金型２５ａ，２５ｂの間に挟むように設置する。そして、図４（ｃ）のように、金型２５ａの自重によりガラス管２３の断面を楕円形状に変形させる。これにより、図４（ｄ）に示すような断面楕円形状のガラスバルブ２２を得ることができる。
【００４８】
上記方法では、蛍光体の焼成時にガラス管の断面を円形から楕円形に変形させているので、ガラス管を変形させるために、別途ガラス管を加熱する工程を実施する場合よりも製造工程を簡略化することできる。
【００４９】
上記において、ガラス管の内径が１５ｍｍのものを用いると、長内径Ｌ１＝１７ｍｍ、短内径Ｌ２＝１０ｍｍの断面楕円形状のガラスバルブを得ることができる。また、ガラス管の内径が２０ｍｍのものを用いると、長内径Ｌ１＝２４ｍｍ、短内径Ｌ２＝１６ｍｍの断面楕円形状のガラスバルブを得ることができる。なお、ガラスバルブの各内径の寸法は、ガラスバルブの材質を変えることによって、様々な値に調整することができる。
【００５０】
その後、ガラスバルブ２２内の余分な箇所の蛍光体を剥ぎ取ることにより、図３に示す蛍光体層２６が形成される。
【００５１】
そして、電極３０ａ，３０ｂを公知のピンチシールによりガラスバルブ２２に封着し、水銀２１、緩衝用希ガスを入れて排気管２８より排気して、排気管２８を封止することによってランプ２０を得ることができる。
【００５２】
[本実施の形態の効果]
上記のように、電極コイル３１ａ，３１ｂの軸をガラスバルブ２２の長径方向に向けて、電極コイル３１ａ，３１ｂコイルの長さＬをガラスバルブの短内径の長さＬ２より長くしている。ここで、単位長さ当たりの電極コイルに塗布されるエミッタの量が同じである場合には、ランプ寿命は、電極コイルの長さ（ターン数）に略比例することになる。したがって、本実施の形態に係るランプ２０の構成とすることにより、同じ厚みを有する断面円形の熱陰極型放電ランプよりも、長寿命化をはかることができる。
【００５３】
また、ガラスバルブが扁平形状をしているので、熱陰極型放電ランプをガラスバルブの短内径をバックライトユニット５の厚み方向に配することによって、バックライトユニット５の薄型化をはかることができる。
【００５４】
また、従来のバックライトユニットは、冷陰極型放電ランプを光源として用いており、冷陰極型放電ランプのランプ効率は、通常約５０ｌｍ／Ｗであるため、バックライトユニットとしての効率は低かった。それに対して、本実施の形態に係るバックライトユニット５は、光源として熱陰極型放電ランプ２０を採用しており、熱陰極型放電ランプ２０のランプ効率は約８０ｌｍ／Ｗであるため、バックライトユニット５は非常に高効率であるといえる。
【００５５】
さらに、バックライトユニット５の筐体１０内のランプ２０から液晶パネルまでの距離と、バックライトユニット５の筐体１０内に配される各ランプ２０のランプ間距離を等しくすると、液晶ディスプレイの輝度むらを抑制できることが知られている。本実施の形態では、ガラスバルブ２２の形状を楕円形にしているので、電極コイル３１ａ，３１ｂの長さに対して、ランプ２０から液晶パネル（不図示）までの距離を大きくすることができる。これに伴い、バックライトユニット５の筐体１０内に配される各ランプ２０のランプ間距離をランプ２０から液晶パネルまでの距離と等しい大きさまで大きくしても輝度むらが抑制されるので、筐体１０内に配されるランプ２０のランプ間距離を大きくすることができ、光源として必要なランプ２０の本数を低減することができる。これにより、バックライトユニット５に必要な部品点数を削減することができるので、バックライトユニット５の低コスト化に寄与することになる。
【００５６】
なお、図２においては、ランプ２０を１４本配設した構成について説明しているが、ランプ２０は、バックライトユニット５の筐体１０内に配設されるランプ２０の本数は、液晶表示装置の画面サイズ等に応じて適宜変更されてもよい。
【００５７】
＜第２の実施の形態＞
つぎに本発明の第２の実施の形態に係る熱陰極型放電ランプについて説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態に対して、緩衝用希ガスの成分が異なり、他は同じであるので、緩衝用希ガスの成分を除く部分についての説明は省略する。
【００５８】
本発明者は、バックライトユニットの光源として用いられる熱陰極型放電ランプを長寿命にすべく鋭意研究を重ねた。本発明者は、緩衝用希ガスとしてアルゴンに加えてクリプトンを混合し、クリプトンの分圧比を増大すると、ランプ寿命が長くなることに注目した。なお、クリプトンの分圧比を増大するとランプ寿命が長くなるのは、通常アルゴンを主として使うところを、アルゴンよりも原子量の大きいクリプトンの分圧比を大きくすることによって、エミッタが電極コイルから飛散しにくくなるからである。ところが、クリプトンの封入量を増大すると、ランプ出力(全光束)が低下するということが従来より知られており、そのためクリプトンの分圧比は１５％程度とするのが限界であった。
【００５９】
しかしながら、本発明者の鋭意研究により、クリプトンの分圧比を増大するとランプ出力が低下するという問題は、熱陰極型放電ランプが常温の雰囲気中で点灯される場合に生じるものであり、バックライトユニットの筐体内に配されて５０℃〜７０℃程度の雰囲気中で点灯される場合には、ランプ出力が低下するという問題は生じないことが見出された。
【００６０】
そこで、本発明者は、緩衝用希ガス中のクリプトンの分圧比をいくらにすればよいかの検討を行った。図５は、緩衝用希ガス中のクリプトンの分圧比とランプ寿命との関係を示す表である。なお、図５の「調光３０％時の移動縞」の欄の「○」は、移動縞が生じていない状態を示し、「Ｘ」は移動縞が生じている状態を示している。また、「光束立ち上がり特性」の欄の「○」は良好である状態を示し、「△」は可である状態を示し、「×」は、不良である状態を示している。
【００６１】
図５より、緩衝用希ガスとしてのクリプトンの分圧比が２０％以上であると、ランプ寿命が、５００００時間を越えることがわかるので、クリプトンの分圧比は２０％以上であることが好適である。また、クリプトンの分圧比が高まると、ランプ電圧が低下するので、  始動特性が向上すると共に、放電維持が容易になるというメリットも挙げられる。
【００６２】
さらに、ランプ２０は、定格電力を一定（たとえば、２０Ｗ）として、クリプトンの分圧比を増大させるほど、ランプ電圧が低下してランプ電流は増大する。ランプ点灯時には、電極コイル３１ａ，３１ｂに塗布されているエミッタから電子を放出させるために、電極コイル３１ａ，３１ｂを昇温させる必要があるが、ランプ電流のみでは、電極コイル３１ａ，３１ｂを十分に温めることができない。そこで、従来よりフィラメント電流を電極コイル３１ａ，３１ｂに別途通電しており、フィラメント電流の通電による発熱によって電極コイル３１ａ，３１ｂを昇温させている。すなわち、ランプ電流が低いほど、電極コイル３１ａ，３１ｂを昇温させるために、フィラメント電流をより多く流さなければならない。フィラメント電流はランプ電力に加えて、別途通電させているので、消費電力を抑えるという観点からは、できるだけランプ電流を増大させて、必要なフィラメント電流を小さくすることが望まれる。鋭意研究の末、本発明者は、クリプトンの分圧比を高めることによって、ランプ電圧を低下させて、ランプ電流を増大させることによって、必要なフィラメント電流を少なくして、エネルギーロスを抑制できることを見出した。
【００６３】
ところで、クリプトンの分圧比が６０％を超えると、ランプを調光することが少々困難になることが判明したので、クリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適であるといえる。なお、クリプトンの分圧比が６０％を超えると調光することが少々困難になるものの、クリプトンの分圧比が高くなるのにつれて寿命が長くなるので、長寿命化と良好な調光特性の要請を比較考量してクリプトンの分圧比を決定することが望ましい。
【００６４】
また、クリプトンは、アルゴンと比較して原子量が大きいため、クリプトンの分圧比が増大するほど、ガラスバルブ２２に封入されている水銀が拡散しにくくなるため、ランプ始動時からの光束の立ち上がり特性が低下するので、この点からも希ガス内のクリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適である。なお、図５の光束立ち上がり特性は目視により確認した。
【００６５】
さらに、クリプトンは、アルゴンと比較して非常に高価であるので、必要以上にクリプトンを封入することは、意味の無いコストアップにつながるので、希ガス内のクリプトンの分圧比は６０％以下であることが好適である。
【００６６】
加えて、希ガス内のクリプトンの分圧比が６０％を超えると、ランプ調光点灯時にいわゆる移動縞が発生してしまう。図６は、ランプ調光点灯時に生じる移動縞を示す模式図であって、上述の移動縞を説明するための図である。
【００６７】
移動縞とは、ランプ２０を点灯すると、ランプ２０の一部あるいは全体に明るい部分と暗い部分が交互に表れて縞模様となり、これがランプ２０のいずれか一方の管端部方向へ移動する現象をいう。  図６に示した例では、縞模様が紙面右側から左方向へ移動している様子を示している。
【００６８】
移動縞の発生原因は、現段階では明らかにはなっていないが、調光をしたり、クリプトンの分圧比を高めると移動縞が発生することが確認されている。本発明者の鋭意研究により、クリプトンの分圧比が６０％を超えると移動縞の発生が顕著になることが明らかにされた。
【００６９】
上記において特に、ガラスバルブ２２内に封入される希ガスには、クリプトンの混合比は、４５％以上であることがより望ましい。これにより、ランプ電圧が十分に低下してランプ電流を増大させることができるので、非常に高効率のランプが得られるからである。
【００７０】
また、図５に示しているように、クリプトンの分圧比が５５％を超えると、ランプ効率がやや低下することが実験により確認されているので、クリプトンの分圧比は、５５％以下であることが望ましい。これは、クリプトンの分圧比が４５％までは、ランプ電流の増大にともなって、フィラメント電流の低下によるエネルギーロスを抑制することができるが、クリプトンの分圧比が５５％を超えると、ランプ電流自体が大きくなりすぎて、電極コイル３１ａ，３１ｂに通電された場合に熱として消費されてしまい、かえってエネルギーロスが増大するからであると考えられる。
【００７１】
また、緩衝用希ガスとしてアルゴン５０％、クリプトン５０％が封入された熱陰極型放電ランプを光源とするバックライトユニットを作成して試験を実施したところ、ランプ出力低下の問題は確認されなかった。また、光源として熱陰極型放電ランプを用いているので、高効率のバックライトユニットを得ることができる。
【００７２】
以上説明したように、本発明は、長寿命で高効率の熱陰極型蛍光ランプ、ランプユニット、液晶表示装置を提供することができる。
【００７３】
＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記の実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を考えることができる。
【００７４】
（１）上記においては、ガラスバルブは、図３（ｂ）に示すように、管軸に垂直な断面が楕円形のものについて説明したが、これに限定されず、長内径と短内径を有する形状のものであればどのような形状であってもよい。例えば図７（ａ）に示すように、扁平形状をしていてもよいし、図７（ｂ）に示すように、長方形状をしていてもよい。これらの場合も短内径Ｌ２の大きさに対して長内径Ｌ１が大きいので、電極コイルの軸方向の長さを大きくすることができる。これにより、短内径Ｌ２の長さに対して、電極コイルの長さを大きくすることができるので、長寿命の熱陰極型放電ランプを提供することができる。また、ガラスバルブ２２を、短内径Ｌ２が液晶パネル面に対して垂直になるように配設することによって、装置の薄型化をはかることができる。
【００７５】
（２）上記においては、ガラスバルブ２２は、外観視直線状のものについて説明したがこれに限定されず、たとえば、ガラスバルブ２２は、外観視Ｕ字状、コ字状等その他の形状をしていてもよい。
【００７６】
（３）上記においては、緩衝用希ガスとして、アルゴン、クリプトンを封入したものについて説明したが、これらに加えて、ネオンやキセノンを封入してもよい。キセノンは原子量が大きため、電極コイルに塗布されているエミッタの飛散を抑制するので、キセノンを封入することにより、さらなる長寿命化がはかられる。
【００７７】
（４）上記においては、ガラスバルブ２２の内面に保護膜２６が形成されたものについて説明したが、保護膜２６が形成されていなくてもよい。
【００７８】
（５）上記においては、ランプユニットとして、バックライトユニットを例に挙げて説明したが、これに限定されず、たとえば、筐体と、当該筐体内に配設される本実施形態に係る熱陰極型放電ランプとを備える一般照明ユニットであってもよい。
【００７９】
（６）上記においては、表示装置として液晶表示装置を例に挙げて説明したが、これに限定されず、表示装置としては、たとえば、筐体と、当該筐体内に配設される本実施の形態の熱陰極型放電ランプとを備える看板装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は熱陰極型放電ランプに広く適用することができる。また、本発明は、高効率で長寿命な熱陰極型放電ランプ、ランプユニット、および表示装置を提供することができるので、その産業的利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は本実施の形態に係るアスペクト比１６：９の液晶表示装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２】図２は本実施の形態に係るバックライトユニットの構成を示す概略斜視図である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る熱陰極型放電ランプの構成を示す図であって、図３（ａ）は平面断面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面で切断したときの横断面図である。
【図４】図４は、管軸に垂直な断面が円形状であるガラス管を、断面楕円形状に変形する工程を説明する図である。
【図５】図５は、緩衝用希ガス中のクリプトンの分圧比とランプ寿命との関係を示す表である。
【図６】図６は、ランプ調光点灯時に生じる移動縞を示す模式図である。
【図７】図７は、変形例に係るガラスバルブの断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ バックライトユニット
２０ 熱陰極型放電ランプ
２１ 水銀
２２ ガラスバルブ
２４ 保護膜
２６ 蛍光体層
３１ａ，３１ｂ 電極コイル
Ｌ 電極コイルの長さ
Ｌ１ ガラスバルブの長内径の長さ
Ｌ２ ガラスバルブの短内径の長さ
【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】
2007032320.tif 000009
【図２】
2007032320.tif 000010
【図３】
2007032320.tif 000011
【図４】
2007032320.tif 000012
【図５】
2007032320.tif 000013
【図６】
2007032320.tif 000014
【図７】
2007032320.tif 000015
【国際調査報告】
2007032320.tif 000016
2007032320.tif 000017
2007032320.tif 000018
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