JP2005183218A - 冷陰極蛍光ランプおよびそれを用いたバックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高光束化された冷陰極蛍光ランプ、高輝度化されたバックライトユニットを提供する。
【解決手段】本発明の冷陰極蛍光ランプは、発光管２と、発光管２の両端部内に配置された一対の電極５，６とを含む冷陰極蛍光ランプ１であって、発光管２は、電極５，６が収められた第１の領域３，４と、第１の領域３，４間に配置された第２の領域９とを含み、冷陰極蛍光ランプ１を点灯したとき、第１の領域３，４のうちの第２の領域９側の発光管２２の内面が最冷点となるように、第１の領域３，４における発光管２の内径Ｄ_eiが、第２の領域９における発光管の内径Ｄ_piよりも大きく、かつ、電極５，６の第２の領域９側の端から第１の領域３，４の第２の領域９側の端までの長さＬｃが所定の長さに設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷陰極蛍光ランプ、およびそれを用いた液晶テレビ用等のバックライトユニットに関する。

最近、パソコン等への液晶ディスプレイの搭載が本格化し、さらに液晶テレビの市場が立ち上がるにつれて、バックライトユニットに用いられる冷陰極蛍光ランプの需要が一層拡大している。近年の一般的な長寿命型冷陰極蛍光ランプとしては、円筒形状の電極を備えた冷陰極蛍光ランプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

近年の一般的な長寿命型冷陰極蛍光ランプの発光管には、内面に希土類金属を含む蛍光体が塗布された、例えば、外径１.８ｍｍ〜４.０ｍｍ、内径１.２ｍｍ〜３．０ｍｍの硬質ガラスからなるガラス管が用いられている。発光管の両端部内には、例えば、ニッケルあるいはニオブからなる筒状型電極が配置されている。発光管内には、スペクトル放射物質である水銀と、ネオンを主成分とする希ガスとが封入されている。上記希ガスの組成は、容量％で、例えば、Ｎｅ７０〜９５％、Ａｒ５〜３０％であり、点灯していない状態での上記希ガスの圧力は、例えば、６ｋＰａ〜１３ｋＰａである。

冷陰極蛍光ランプの形状には、直管形のほかにＬ字形、コ字形またはＷ字形等がある。いずれの形状の冷陰極蛍光ランプについても、発光管の主要部分の外径および内径は長さ方向に向かってほぼ一定している。これらの冷陰極蛍光ランプは、通常、電子安定器により、点灯周波数（高周波）４０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚ、定格ランプ電流３ｍＡ〜８ｍＡにて点灯される。

ところで、蛍光ランプのランプ効率は発光管内の水銀蒸気圧に左右されること、上記水銀蒸気圧は最冷点（ランプ動作中の発光管において最も管壁温度の低い場所）の温度Ｔｃ（以下「最冷点温度Ｔｃ」という）により左右されること、最冷点温度Ｔｃがある特定の温度（以下「最適温度Ｔｃｏ」という）であるとランプ効率が最大となること、はよく知られている。従って、蛍光ランプは一般的に、安定動作状態における最冷点温度Ｔｃが最適温度Ｔｃｏに近い温度となるように設計されている。例えば、発光管の内径が３０ｍｍの一般照明用蛍光ランプ（熱陰極蛍光ランプ）での最適温度Ｔｃｏは、約４０℃である。

冷陰極蛍光ランプのように発光管の内径が５.０ｍｍ以下のランプの最適温度Ｔｃｏは約６５℃であり、上記熱陰極蛍光ランプの最適温度Ｔｃｏと比較して高い。比較的太い発光管を備えた当初の冷陰極蛍光ランプ、例えば、発光管の外径が５.０ｍｍ、内径が４.０ｍｍの冷陰極蛍光ランプでは、電子安定器により、点灯周波数（高周波）４０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚ、定格ランプ電流３ｍＡ〜８ｍＡにて点灯した場合の最冷点温度Ｔｃは最適温度Ｔｃｏ６５℃よりも低い。

そこで、冷陰極蛍光ランプの開発では、まず、最冷点温度Ｔｃを最適温度Ｔｃｏに近づけてランプ効率を向上させるべく、発光管の細管化が検討された。発光管の細管化は、最冷点温度Ｔｃの上昇のみならず陽光柱プラズマにおける電子温度をも上昇せしめ、これらの温度上昇によりランプ効率が改善された。

このようにして、発光管の細管化が進められ、具体的には、発光管の外径／内径は、当初の５.０ｍｍ／４.０ｍｍから１.８ｍｍ／１.２ｍｍへと小さくなった。現行では、冷陰極蛍光ランプが使用される機器に応じて、外径１.８ｍｍ〜３．０ｍｍ、内径１．２ｍｍ〜２.４ｍｍの発光管が用いられている。

ところで、液晶テレビに要求される輝度は、パソコン等において要求される輝度が１５０ｎｉｔ〜３００ｎｉｔであるのに対して、例えば、４００ｎｉｔ〜６００ｎｉｔと高い。従って、液晶テレビ等用のバックライトユニットに要求される輝度も同様に高い。バックライトユニットにおける光源の配置方式については、バックライトユニットの輝度を高める目的で、従来主流であったエッジライト方式に代えて、ユニット当りの冷陰極蛍光ランプの灯数の増加が可能ないわゆる直下方式が採用されるようになり、現在では、直下方式が主流となっている。
特開２００２−２８９１３８号公報

しかし、高画質を必要とする液晶テレビにおいては、画素数を増加したり、高色純度カラーフィルタ等を採用すると、バックライトユニットから放射される光の透過率が低下する。この光の透過率の低下を補うために、バックライトユニットについてさらなる高輝度化の要請があり、そのようバックライトユニットを実現可能とする冷陰極蛍光ランプが求められている。

本発明の冷陰極蛍光ランプは、発光管と、前記発光管の両端部内に配置された一対の電極とを含む冷陰極蛍光ランプであって、前記発光管は、前記電極が収められた第１の領域と、前記第１の領域間に配置された第２の領域とを含み、前記冷陰極蛍光ランプを点灯したとき、前記第１の領域のうちの前記第２の領域側の前記発光管の内面が最冷点となるように、前記第１の領域における前記発光管の内径が、前記第２の領域における前記発光管の内径よりも大きく、かつ、前記電極の前記第２の領域側の端から前記第１の領域の前記第２の領域側の端までの長さが所定の長さに設定されていることを特徴とする。

本発明のバックライトユニットは、本発明の冷陰極蛍光ランプを用いたことを特徴とする。

本発明では、高光束化された冷陰極蛍光ランプを提供でき、高輝度化されたバックライトユニットを提供できる。

本発明者らは、バックライトユニットの輝度をさらに高めるために、冷陰極蛍光ランプへ流すランプ電流を大きくして、冷陰極蛍光ランプを高光束化する（可視光の総量を増やす）ことに取り組んだ。冷陰極蛍光ランプの高光束化が実現できれば、バックライトユニットの高輝度化が実現できる。また、直下方式バックライトユニットにおけるランプ数の削減も期待でき、低価格化されたバックライトユニットの実現も可能となる。

そこで、本発明者らは、まず、従来の冷陰極蛍光ランプ（定格ランプ電流６ｍＡ）について、種々のランプ電流にて点灯した場合の諸特性を調べた。

図５（ａ）に示すように、冷陰極蛍光ランプ３１は、発光管３２と、発光管３２の内部に配置された一対の有底円筒状の電極３５，３６と、電極３５，３６に接合され発光管３２の両端において発光管３２に固着されたリード棒３７、３８とを含んでいる。発光管３２は、硬質ガラス、例えば、ホウケイ酸ガラスからなるガラス管３２ａと、ガラス管３２ａの内面に塗布された蛍光体３２ｂとを含んでいる。発光管３２の外径Ｄ_oは２.６ｍｍ、内径Ｄ_iは２.０ｍｍである。

蛍光体３２ｂは、赤色に発光する蛍光体（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）と、緑色に発光する蛍光体（ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ）と、青色に発光する蛍光体（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，Ｍｎ）とを含んでいる。発光管３２内には、約１ｍｇの水銀３１０と、点灯していない状態でのガス圧が１０ｋＰａの希ガス３１１（Ｎｅ９５％＋Ａｒ５％）とが封入されている。リード棒３７、３８は、タングステン製であり、その直径は０.８ｍｍである。電極間距離Ｌａは３７８ｍｍである。発光管３２の内面と電極３５，３６との隙間にランプ電流が流れ込まないように、電極３５，３６は、上記隙間が、例えば、０.１５ｍｍとなるように配置されている。

電極３５は、図５（ｂ）に示すように、例えば、厚み０．１ｍｍのニオブ板からなる、円筒部３５ａと底部３５ｂとで構成されており、放電側に開口している。電極３５の放電に寄与する有効表面積は、円筒部３５ａの内面の面積と底部３５ｂの内面の面積との総和、すなわち、電極３５の内表面の面積である。電極３５の具体寸法は、内径ｄ_iが１.５ｍｍ（外径は１．７ｍｍ）、内径ｄ_iと直交する方向の電極内の長さＨｅが４．９ｍｍであるので、有効表面積は２４．８ｍｍ²である。電極３６についても、電極３５と同様である。

図５（ａ）に示した冷陰極蛍光ランプ３１を、雰囲気温度４５℃の恒温槽内に入れ、点灯周波数（高周波）が６０ｋＨｚの電子安定器により、種々のランプ電流にて点灯して、ランプ効率ηおよび最冷点温度Ｔｃとランプ電流との関係を調べた（図６参照）。その結果、冷陰極蛍光ランプ３１をより大きいランプ電流にて点灯した場合、下記に示す２つの問題が生じることを発見した。尚、雰囲気温度４５℃は、冷陰極蛍光ランプ３１を用いた直下方式バックライトユニットを点灯した時の、バックライトユニット内の温度である。

以下に、図６を用いて、冷陰極蛍光ランプ３１をより大きいランプ電流にて点灯した場合に生じる問題を説明する。

第１の問題はランプ効率の低下である。冷陰極蛍光ランプ３１を、ランプ電流１２ｍＡで点灯した場合のランプ効率ηは２９．８ｌｍ／Ｗであり、ランプ電流６ｍＡで点灯した場合のランプ効率ηは４２.５ｌｍ／Ｗである。ランプ電流１２ｍＡで点灯した場合のランプ効率ηは、ランプ電流６ｍＡで点灯した場合のランプ効率ηの約３０％低い値となっている。したがって、ランプ電流を、６ｍＡから６ｍＡの１００％アップに相当する１２ｍＡへと大きくしても、冷陰極蛍光ランプ３１の点灯当初の全光束は、６ｍＡにて点灯した場合の点灯当初の全光束（１６６ｌｍ）の１９％アップに相当する１９７ｌｍに止まり、ランプ電流を大きくしても、期待した高光束化は実現できなかった。尚、ランプ電流６ｍＡで点灯した場合のランプ入力電力は３．９Ｗであり、ランプ電流１２ｍＡにて点灯した場合のランプ入力電力は６．６Ｗであった。

安定動作状態における冷陰極蛍光ランプ３１の発光管３２の管壁温度分布を調べたことろ、冷陰極蛍光ランプ３１をランプ電流６ｍＡで点灯した場合の発光管３２の最冷点Ｓｃの温度は約６５℃であり、最適温度Ｔｃｏ（６５℃）と等しい値であった。一方、冷陰極蛍光ランプ３１をランプ電流１２ｍＡで点灯した場合の発光管３２の最冷点温度Ｔｃは約８０℃であり、最適値Ｔｃｏ（６５℃）よりも遥かに高かった。この結果から、ランプ効率ηの低下の原因は、主に発光管３２の最冷点温度Ｔｃの過度の上昇、すなわち水銀蒸気圧の過度の上昇にあると推察される。

第２の問題は冷陰極ランプの短寿命化である。冷陰極蛍光ランプ３１を、電流６ｍＡにて点灯してエイジングした場合のランプ寿命が約５０,０００時間であるのに対して、電流１２ｍＡにて点灯してエイジングした場合のランプ寿命は、約１０,０００時間と短かった。この短寿命化の主原因は、ランプ電流を大きくしたことにより、陰極物質の飛散が増大し、この飛散物によりランプ内のＨｇの消耗が従来の１０倍程度となり、点灯時間１０，０００時間でＨｇが枯渇したことにある。

尚、本明細書において、ランプ寿命とは、冷陰極蛍光ランプの一般的な寿命評価方法であるランプ連続点灯試験において、全光束が初光束の５０％となるまでの点灯時間を意味する。

そこで、本発明者らは、大きいランプ電流、例えば、１２ｍＡにて冷陰極蛍光ランプを点灯した場合に生じるランプ効率の低下を抑制すべく、最冷点温度Ｔｃをランプ効率が最適となる最適温度Ｔｃｏへ近づける観点から検討を重ねた結果、下記の本実施の形態の冷陰極蛍光ランプの実現に至った。さらには、大きいランプ電流、例えば、１２ｍＡにて冷陰極蛍光ランプを点灯した場合に生じる短寿命化をも抑制すべく検討を重ねた結果、下記の本実施の形態の冷陰極蛍光ランプの実現に至った。

次に、図面を用いて本発明の冷陰極蛍光ランプの一例をさらに詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１は、発光管２と、この発光管２の両端部内に配置された一対の有底円筒型の電極５，６とを含んでいる。発光管２は、電極５，６が収められた第１の領域３，４と、第１の領域３，４間に配置された第２の領域９とを含んでいる。冷陰極蛍光ランプ１は、冷陰極蛍光ランプ１を点灯したとき、第１の領域３，４のうちの第２の領域９側の発光管２の内面が最冷点Ｓｃとなるように、第１の領域３，４における発光管２の内径Ｄ_eiが、第２の領域９における発光管２の内径Ｄ_piよりも大きく設定され、かつ、電極５，６の第２の領域９側の端から第１の領域３，４の第２の領域９側の端までの長さＬｃが所定の長さに設定されている。上記所定の長さは、例えば、第１の領域３，４における発光管２の外径Ｄ_eo以上の長さである。

上記所定の長さの上限については特に制限はないが、２０ｍｍ以下が好ましい。上記所定の長さが２０ｍｍを越えると、そのような冷陰極蛍光ランプを用いた液晶表示装置の画面の端部、例えば、上記画面左右の端部において、第１の領域３，４の輝度の影響を受けて輝度ムラが発生するからである。上記所定の長さが２０ｍｍ以下であれば、上記輝度ムラが抑制されて高品質の液晶表示装置を実現できる。

第２の領域９における発光管２の内径Ｄ_piは、例えば、１．２ｍｍ〜４．０ｍｍ（肉厚０．２ｍｍ〜１ｍｍ）が適当である。

尚、発光管２の両端部は、封止のための加工によりその内径が第２の領域９の内径Ｄ_piよりも小さくなる場合もあるが、そのような箇所の内径は上記第１の領域の内径Ｄ_eiには該当しない。

本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１によれば、点灯した際の陽光柱の軸中心から径方向にもっとも離れ、かつ、第１の領域３，４内のうちの電極５，６から第２の領域９側へ離れた箇所、すなわち、第１の領域３，４のうちの第２の領域９側の発光管２の内面が最冷点Ｓｃとなる。したがって、本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１を、大きいランプ電流、例えば、１２ｍＡにて点灯した場合の最冷点温度Ｔｃは、例えば、従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５（ａ）参照）を、例えば、１２ｍＡのランプ電流で点灯した場合の最冷点温度Ｔｃよりも低く、ランプ効率が最大となる最適温度Ｔｃｏにより近い値となる。

このように、本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１によれば、大きいランプ電流、例えば１２ｍＡで点灯した場合に生じるランプ効率の低下を抑制できるので、より効果的にランプの高光束化を実現できる。

図１に示すように、電極５，６の内径ｄ_iは、第２の領域９における発光管２の内径Ｄ_piよりも大きいことが好ましい。電極５，６の内径ｄ_iを、第２の領域９における発光管２の内径Ｄ_piよりも大きくして、電極５，６の放電に寄与する内表面積を大きくすれば、大きいランプ電流にて点灯した場合の陰極物質の飛散の増大を抑制して、ランプの短寿命化を抑制できる。

尚、電極５，６の内径ｄ_iと直交する方向の電極内の長さＨｅは、通常、２ｍｍ〜８ｍｍが適当である。

冷陰極蛍光ランプ１のその他の構成については、従来の冷陰極蛍光ランプ３１(図５（ａ）参照)と同様である。図１において、７，８はリード線、１０は水銀、１１は希ガスである。

次に、図１に示した冷陰極蛍光ランプ１をより具体的に説明する。

第１の領域３，４の長さは、例えば、１６ｍｍである。第１の領域３，４における発光管２の内径Ｄ_eiは、第２の領域９における発光管２の内径Ｄ_piよりも大きく、例えば、Ｄ_eiは３.４ｍｍであり、Ｄ_piは２．０ｍｍである。

電極５，６の内径ｄ_iは、第２の領域９における発光管２の内径Ｄ_piよりも大きく、例えば、Ｄ_piが２．０ｍｍであるのに対して、ｄ_iは２．９ｍｍである。電極内の長さ方向の長さ（内径ｄ_iと直交する方向の電極内の長さ）Ｈｅは、例えば、４．９ｍｍである。したがって、電極５，６の有効表面積（内表面積）は５１．２ｍｍ²であり、従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５（ａ）参照）に用いられた電極の有効表面積２４．８ｍｍ²の約２倍である。尚、電極５，６は、図５に示した従来の冷陰極蛍光ランプと同様に、厚さ０．１ｍのニオブ板にて形成されている。

電極５，６の第２の領域９側の端から第１の領域３，４の第２の領域９側の端までの距離Ｌｃは、例えば、８．３ｍｍである。

第１の領域３，４における発光管２の外径Ｄ_eoは、第２の領域９における発光管２の外径Ｄ_poよりも大きく、例えば、Ｄ_eoは４．０ｍｍであり、Ｄ_poは２．６ｍｍである。

蛍光体２ｂは、赤色に発光する蛍光体（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）と、緑色に発光する蛍光体（ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ）と、青色に発光する蛍光体（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，Ｍｎ）とを含んでいる。発光管２内には、約１ｍｇの水銀１０と、点灯していない状態でのガス圧が１０ｋＰａの希ガス１１（Ｎｅ９５％＋Ａｒ５％）とが封入されている。リード棒７、８は、タングステン製であり、その直径は０.８ｍｍである。電極間距離は６９３ｍｍである。発光管２の内面と電極５，６との隙間は、例えば、０.１５ｍｍである。

上記冷陰極蛍光ランプ１をランプ電流１２ｍＡで点灯したときの発光管２の管壁温度分布を調べたところ、冷陰極蛍光ランプ１では、発光管２の管壁のうち、電極５，６の第２の領域側の端から４ｍｍ離れた箇所の温度が最も低くなっており、その箇所（最冷点Ｓｃ）の温度（最冷点温度Ｔｃ）は６６℃であった。本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１の最冷点温度Ｔｃは、従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５参照）の最冷点温度Ｔｃ（約８０℃）よりも低く、ランプ効率が最大となる最適温度Ｔｃｏ６５℃により近い値であった。尚、冷陰極蛍光ランプ１を点灯した時の電極温度は、約１２０℃であった。

このように、最冷点温度Ｔｃを低下させ、かつ最適温度Ｔｃｏに近づけることができたのは、電極５，６付近の発光管２の内径Ｄ_eiを、発光管２の中央部の内径Ｄ_piよりも大きくし、さらに、電極５，６の第２の領域９側の端から第１の領域３，４の第２の領域９側の端までの長さＬｃを所定の長さ、例えば、第１の領域３，４における発光管２の外径Ｄ_eo以上の長さとしたからである。

以上のように、冷陰極蛍光ランプ１を点灯したとき、第１の領域３，４のうちの第２の領域９側の発光管２の内面が最冷点Ｓｃとなるように、第１の領域３、４における発光管２の内径Ｄ_eiが、第２の領域９における発光管２の内径Ｄ_piよりも大きく設計され、かつ、電極３，４の第２の領域９側の端から第１の領域３，４の第２の領域９側の端までの長さＬｃが所定の長さに設計されていれば、ランプ電流を大きくしても、最冷点温度を、ランプ効率が最大となる最適温度Ｔｃｏに近づけることが可能となり、効果的にランプの高光束化を実現できる。

発光管２は、内径および外径の異なるガラス管を用意しガスバーナーにて接合した後、それらの内面に蛍光体を塗布して得た。

次に、冷陰極蛍光ランプ１について、従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５（ａ）参照）と同様にして、ランプ特性を調べた。

冷陰極蛍光ランプ１を、ランプ電流１２ｍＡにて点灯した。ランプ電流１２ｍＡは、従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５参照）の定格ランプ電流６ｍＡの２倍に相当する。冷陰極蛍光ランプ１をランプ電流１２ｍＡにて点灯した場合のランプ効率は５１.２ｌｍ／Ｗであり、従来の冷陰極蛍光ランプ３１をランプ電流６ｍＡにて点灯した場合のそのランプ効率（５２.５ｌｍ／ｗ）と同等であった。この結果より、冷陰極蛍光ランプ１では、ランプ電流を大きくした場合に生じるランプ効率の低下を抑制できることが確認できた。

冷陰極蛍光ランプ１をランプ電流１２ｍＡにて点灯した場合（ランプ入力電力１１．８Ｗ）の点灯当初の全光束は６０４ｌｍであり、従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５参照）をランプ電流１２ｍＡにて点灯した場合の点灯当初の全光束の約２倍であった。この結果より、冷陰極蛍光ランプ１によれば、大きいランプ電流にて点灯した場合に生じるランプ効率の低下を抑制でき、冷陰極蛍光ランプについて効果的に高光束化を実現できることが確認できた。

冷陰極蛍光ランプ１について、ランプ電流が１２ｍＡである場合のランプ寿命を調べたところ、５０,０００時間以上であった。これは、電極５，６の内径ｄ_iを、第２の領域９における発光管２の内径Ｄ_piよりも大きくして、電極の有効表面積を、例えば、５１．２ｍｍ²と大きくしたことにより、エイジング時の陰極物質の飛散が効果的に抑制されたためである。尚、有効表面積５１．２ｍｍ²は従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５参照）の電極の有効表面積の約２倍に相当する。

図１に示した冷陰極蛍光ランプ１の電極５，６の形状は有底円筒形であるが、電極の形状はこれに制限されない。冷陰極蛍光ランプ１の電極５，６は、例えば、図２（ａ）〜（ｄ）に示めすような形状をしていてもよい。

ただし、図２（ａ）に示すように、電極５、６が略有底円筒形状をしており、電極５，６の第２の領域側の端部における内径ｂが、その端部よりも電極の内部側の内径ａよりも小さく、その端部の長さｃが電極長ｄ（長さ方向の長さ）の１５分の１以下である場合、上記内径ａを、内径ｄｉとする。

図２（ｂ）に示すように、電極５、６が略有底円筒形状をしており、電極５，６の第２の領域側の端部における内径ｂが、その端部よりも電極の内部側の内径ａよりも大きく、その端部の長さｃが電極長ｄ（長さ方向の長さ）の１０分の１以下である場合、上記内径ａを内径ｄｉとする。

図２（ｃ）に示すように、内径が第２の領域側に向って大きくなる形態の電極５，６では、第２の領域側の端における内径、すなわち最大内径を内径ｄｉとする。

図２（ｄ）に示すように、内径が第２の領域側に向って小さくなる形態の電極５，６では、電極の底部５ｂ、６ｂの直径、すなわち最大内径を内径ｄｉとする。

（実施の形態２）
図３は、本発明の冷陰極蛍光ランプの他の一例の部分断面図である。図３に示した冷陰極蛍光ランプ２１の基本的構成は、実施の形態１の冷陰極蛍光ランプ１（図１参照）と同様であり、発光管２２と、発光管２２の両端部内に配置された一対の有底円筒状型の電極２５，２６とを含んでいる。発光管２２は、ガラス管２２ａと、ガラス管２２ａの内面に塗布された蛍光体２２ｂとを含んでいる。冷陰極蛍光ランプ２１のその他の構成についても、実施の形態１の冷陰極蛍光ランプ１と同様であり、図３において、発光管２２は、電極２５，２６が収められた第１の領域２３，２４と、第１の領域２３，２４間に配置された第２の領域２９とを含んでいる。２７，２８はリード線であり、２１０は水銀であり、２１１は希ガスである。

図３に示すように、冷陰極蛍光ランプ２１では、発光管２２が、略直線状の第１のガラス管２２_a1と、略直線状であって第１のガラス管２２_a1よりも長さが短い第２のガラス管２２_a2とを含んでおり、第２のガラス管２２_a2が第１のガラス管２２_a1の内部において第１のガラス管２２_a1と接合されている。

第２のガラス管２２_a2は、例えば、第１のガラス管２２_a1の両端から１６ｍｍまでの領域を避けて、第１のガラス管２２_a1の内部において第１のガラス管２２_a1と接合されている。ガラス管２２のうちの第２のガラス管２２_a2を含む領域が、第２の領域２９であり、ガラス管２２のうちの第２のガラス管２２_a2を含まない領域が、第１の領域２３，２４である。第１のガラス管２２_a1の外径／内径は、例えば、４.０ｍｍ／３.４ｍｍであり、第２のガラス管２２_a2の外径／内径は、例えば、３．２ｍｍ／２．０ｍｍである。

冷陰極蛍光ランプ２１では、電極２５，２６の第２の領域２９側の端から第１の領域２３，２４の内部側の端までの長さＬｃは、第１の領域２３，２４における発光管２２の外径Ｄ_eo以上の長さであり、例えば、８．３ｍｍである。

電極２５，２６は、図１に示した冷陰極蛍光ランプ１の電極と同様であり、電極２５，２６は厚み０．１ｍｍのニオブ板にて形成されている。電極２５，２６の内径ｄ_iは２．９ｍｍであり、電極長Ｈｅは４．９ｍｍであり、電極５，６の有効表面積は５１．２ｍｍ²である。

冷陰極蛍光ランプ２１をランプ電流１２ｍＡで点灯したときの発光管２２の管壁温度分布を調べたところ、発光管２２の管壁のうち、電極２５，２６の第２の領域２９側の端から４ｍｍ離れた箇所Ｓｃの温度が最も低くなっており、その温度（最冷点温度）は６６℃であった。

発光管２２は、第１のガラス管２２_a1内に第２のガラス管２２_a2を挿入した後、それらを部分的にガスバーナー等の加熱手段により加熱して、第２のガラス管２２_a2を第１のガラス管２２_a1に接合し、得られたガラス管２２ａの内面に蛍光体２２ｂを塗布して得た。

図１に示した冷陰極蛍光ランプ１では、発光管２は、内径および外径の異なる２種のガラス管を用意し、それらの端面をガスバーナーにて接合した後、得られたガラス管２ａの内面に蛍光体２ｂを塗布して得たが、このような発光管２の製造方法では、ガラス管の肉厚が、例えば、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍと薄い場合、上記２種のガラス管を接合する工程における歩留が約９０％と比較的低い。一方、第１のガラス管２２_a1内に第２のガラス管２２_a2を挿入した後（図３参照）、それらを接合する方法によれば、接合工程における歩留が約９９％と良く、製造コストを低減できる。

冷陰極蛍光ランプ２１について、図５に示した冷陰極蛍光ランプ３１と同様にして、ランプ特性を調べた。

本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ２１を、ランプ電流１２ｍＡにて点灯した。ランプ電流１２ｍＡは、従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５参照）の定格ランプ電流６ｍＡの２倍に相当する。冷陰極蛍光ランプ２１をランプ電流１２ｍＡにて点灯した場合の、ランプ効率は５１.５ｌｍ／Ｗであり、従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５参照）をランプ電流６ｍＡにて点灯した場合のそのランプ効率（５２.５ｌｍ／ｗ）と同等であった。この結果より、冷陰極蛍光ランプ２１では、ランプ電流を大きくした場合に生じるランプ効率の低下を抑制できることが確認できた。

冷陰極蛍光ランプ２１をランプ電流１２ｍＡにて点灯した場合（ランプ入力電力１１．８Ｗ）の点灯当初の全光束は６４０ｌｍであり、従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５参照）をランプ電流１２ｍＡにて点灯した場合の点灯当初の全光束の約２倍であった。この結果より、冷陰極蛍光ランプ２１によれば、大きいランプ電流にて点灯した場合に生じるランプ効率の低下を抑制でき、冷陰極蛍光ランプについて効果的に高光束化を実現できることが確認できた。

冷陰極蛍光ランプ２１について、ランプ電流が１２ｍＡである場合のランプ寿命を調べたところ、５０,０００時間以上であった。これは、電極２５，２６の内径ｄ_iを、第２の領域２９における発光管２２の内径Ｄ_piよりも大きくして、電極の有効表面積を例えば５１．２ｍｍ²と大きくしたことにより、エイジング時の陰極物質の飛散が効果的に抑制されたからである。尚、有効表面積５１．２ｍｍ²は従来の冷陰極蛍光ランプ３１（図５参照）の電極の有効表面積の約２倍に相当する。

（実施の形態３）
実施の形態３では、本発明の冷陰極蛍光ランプの一例を用いたバックライトユニットについて説明する。図４は、本実施の形態のバックライトユニットを用いた液晶表示装置の構成部材を示す概略図である。図４に示すように、本実施の形態のバックライトユニット４０は、直下方式のバックライトユニットである。本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ４８を用いたこと以外は、従来のバックライトユニットと同様である。

本実施の形態のバックライトユニット４０は、外囲器４１と、外囲器４１内に配置された複数の冷陰極蛍光ランプ４８と、拡散板４４と、拡散シート４５と、レンズシート４６とを含んでいる。

外囲器４１は、樹脂、例えばポリエチレンテレフタレートにて形成されており、略方形の反射板４２と、その反射板４２を囲むように配置された複数の側板４３とから形成されている。複数の冷陰極蛍光ランプ４８は、反射板４２に近接した状態で外囲器４１内に保持されており、等間隔に配置されている。

拡散板４４は、反射板４２と対向するように上記外囲器４１上に配置されており、拡散板４４と反射板４２との間に上記複数の冷陰極蛍光ランプ４８が配置されている。拡散板４４の冷陰極蛍光ランプ４８側の反対面には、例えば、ポリカーボネートにて形成された拡散シート４５と、例えば、アクリル樹脂にて形成されたレンズシート４６とがこの順に積層されている。バックライトユニット４０において、発光方向は、レンズシート４６側であり、反射板４２側は裏面である。したがって、液晶テレビ等の液晶表示装置において、バックライトユニット４０は、そのレンズシート４６側を液晶ユニット４７に向けて配置される。

尚、本実施の形態のバックライトユニットは、図４に示した形態のものに限定されない。例えば、画面サイズが３２インチの液晶テレビに用いられるバックライトユニットでは、外囲器４１の、縦幅寸法は約４０８ｍｍ、横幅寸法は約７２８ｍｍ、奥行き寸法は約１９ｍｍである。外囲器４１内には１６灯の冷陰極蛍光ランプ４８が、冷陰極蛍光ランプ４８の軸中心の間隔が約２５．７ｍｍとなるように配置されている。冷陰極蛍光ランプ４８は、その全長が約７０４ｍｍである。

本実施の形態のバックライトユニット４０では、従来の冷陰極蛍光ランプに代えて本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ４８を用いているので、大きいランプ電流、例えば、１２ｍＡにて冷陰極蛍光ランプ４８を点灯した場合、従来の冷陰極蛍光ランプを用いたバックライトユニットよりも輝度が高い。また、輝度について従来のバックライトユニットと同程度とする条件下でバックライトユニットを作製する場合、本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ４８を用いれば、１ユニット当りのランプの灯数の削減も期待でき、バックライトユニットの低価格化も可能となる。

本発明の冷陰極蛍光ランプは、ランプ電流を大きくした場合に生じるランプ効率の低下が抑制されているので、効果的に高光束化を実現でき、冷陰極蛍光ランプとして有用である。本発明のバックライトユニットは、本発明の冷陰極蛍光ランプを用いているので、高輝度化を実現でき、例えば液晶ディスプレイのバックライトユニットとして有用である。

（ａ）は本発明の冷陰極蛍光ランプの一例を示す部分断面図、（ｂ）は電極の拡大断面図 本発明の冷陰極蛍光ランプの電極の他の例を示す断面図 本発明の冷陰極蛍光ランプの他の一例を示す部分断面図、（ｂ）は電極の拡大断面図 本発明のバックライトユニットの一例を用いた液晶表示装置の構成部材を示す概略図 （ａ）は従来の冷陰極蛍光ランプの一例を示す部分断面図、（ｂ）は電極の拡大断面図 図５に示した従来の冷陰極蛍光ランプについて、ランプ効率および最冷点温度とランプ電流との関係を示すグラフ

符号の説明

１，２１，４８ 冷陰極蛍光ランプ
２，２２ 発光管
５，６，２５，２６ 電極
７，８，２７，２８ リード棒
２ｂ、２２ｂ 蛍光体
３，４，２３，２４ 第１の領域
９，２９ 第２の領域
４０ バックライトユニット

Claims (6)

1. 発光管と、前記発光管の両端部内に配置された一対の電極とを含む冷陰極蛍光ランプであって、
   前記発光管は、前記電極が収められた第１の領域と、前記第１の領域間に配置された第２の領域とを含み、
   前記冷陰極蛍光ランプを点灯したとき、前記第１の領域のうちの前記第２の領域側の前記発光管の内面が最冷点となるように、
   前記第１の領域における前記発光管の内径が、前記第２の領域における前記発光管の内径よりも大きく、かつ、前記電極の前記第２の領域側の端から前記第１の領域の前記第２の領域側の端までの長さが所定の長さに設定されていることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
2. 前記所定の長さが、前記第１の領域における前記発光管の外径以上の長さである請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
3. 前記電極の内径が、前記第２の領域における前記発光管の内径よりも大きい請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
4. 前記第１の領域における前記発光管の外径が、前記第２の領域における前記発光管の外径よりも大きい請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
5. 前記発光管が、第１のガラス管と、前記第１のガラス管よりも長さが短く前記第１のガラス管の内部において前記第１のガラス管と接合された第２のガラス管とを含む請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
6. 請求項１〜５のいずれかの項に記載の冷陰極蛍光ランプを用いたことを特徴とするバックライトユニット。

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