JP2008275350A - 冷陰極管の温度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷陰極管の短寿命要因として冷陰極管の冷点の深度が影響している可能性が高いことが分かってきており、その実験過程において冷陰極管の表面温度を正確に測定しなければならないが、現在の測定方法では正確な温度測定が困難な状況にある。
【解決手段】金属体３Ａを冷陰極管１の表面の任意の位置に設置し、観察手段による前記金属体設置位置での冷陰極管１内の水銀移動方向の観察で、該水銀の移動が停止し、平衡状態となった点に、温度検出部７及び電源部６により金属体３Ａの温度を設定する手順と、前記設定した金属体３Ａの温度を温度検出部７により記録する手順とを有し、記録した温度を冷陰極管１の表面温度の絶対値とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、液晶表示装置（以下、「ＬＣＤ」とも記す）のバックライトなどに使用されている冷陰極管（以下、「ＦＬ管」とも記す）の表面温度の絶対値を正確に測定するための冷陰極管の温度測定方法に関する。

例えば、ＬＣＤのバックライトに使用されているＦＬ管（冷陰極管）は、寿命部品であり、各社、寿命メカニズムを追求、改善して、長寿命のＦＬ管を早く市場に投入するべく開発競争が激化している。

現在、最新の実験結果から、ＦＬ管の短寿命要因として、「ＦＬ管の冷点の深度」が影響している可能性が高いことが分かってきており、その実験過程において、ＦＬ管の表面温度を正確に測定しなければならないが、現在の測定方法では種々の問題点があり、正確な温度測定が困難な状況にある。

なお、前記「ＦＬ管の冷点の深度」の冷点とは、他の部分より温度の低いところのことであり、前記深度とは、その温度差のことである。

§１：従来例１の説明
図４はＦＬ管の端子削れ／赤色点灯障害の原因説明図である。以下、図４に基づいて、従来例１（端子削れ／赤色点灯障害の原因）について説明する。

ＦＬ管（冷陰極管）１が端子削れや赤色点灯障害の原因となるのは次のような原因であると考えられている。一般に図４に示したように、ＦＬ管１は左右両端部にそれぞれ端子１５が設けてあり、内部には、水銀（Ｈｇ）と、ネオン（８０％程度）と、アルゴン（１０〜３０％程度）等が封入されている。

そして、前記水銀がアルゴンガスやネオンガスの中に封入され、管壁には蛍光物質が塗布されている。水銀ガスは放電中に紫外線を発生し、紫外線が蛍光物質に当たって可視光が発生する。

このようなＦＬ管１において、Ｏリング１６の位置が深い冷点（他の場所と比較し温度が低い点）であるとすれば、この冷点に水銀１７が集中する。このため、端子１５の近傍の蒸気水銀が不足する。その結果、スパッタリングが激しくなり、端子１５が削れ落ちたりする。また、スパッタリングが激しくなると、このスパッタリングに巻き込まれてアルゴンが消耗し、赤色点灯のような障害が発生する。

§２：従来例２（特許文献１参照）の説明
以下、特許文献１を従来例２として説明する。従来例２には次のような内容が記載されている。

(1) ：「放電管と、該放電管から放射された光を反射させるリフレクタと、該放電管の一部分に接触し且つ該リフレクタに取り付けられている導熱部材とを備え、該放電管の一部分が該導熱部材によって局所的に冷却されるようにしたことを特徴とするバックライト。」・・・特許請求の範囲の請求項１参照
(2) ：「本発明は希薄な気体の中で放電することで発光させる放電管を有するバックライト及び表示装置及びその製造方法に関する。」・・・段落番号［０００１］参照
(3) ：「水銀を含み且つ放電時の気体水銀量を除くほとんど全ての液体水銀が放電管の端部から離れた第１の位置に集められた放電管と、該放電管の第１の位置を冷却する冷却装置とからなるバックライトを提供する。」・・・段落番号［００２３］参照
§３：従来例３（特許文献２参照）の説明
以下、特許文献２を従来例３として説明する。従来例３には次のような内容が記載されている。

(1) ：「アルゴンのみを含有した低ワット数蛍光ランプを提供する。」・・・要約の欄を参照
(2) ：「蛍光ランプは、密閉形ランプ器具においてランプ内部の水銀を３０°Ｃ未満、好ましくは２５°Ｃに維持する働きをする少なくとも１つの水銀冷点領域を有する。蛍光ランプは、電極間の距離が短縮され、その結果、蛍光ランプの動作中に電気アーク放電を維持するために要求される電力が少なくて済むという特徴を更に有する。電気アークが従来ほど電力を要求しないため、蛍光ランプ内部の水銀蒸気の温度を上昇させるべき熱の発生量も少ない。」・・・要約の欄を参照
特開２００２−２４５８２９号公報 特開２００２−３３４６７９号公報

(1) ：従来例１のように、冷陰極管において深い冷点（他の場所と比較し温度が低い点）では水銀が集中し、端子の近傍の蒸気水銀が不足する。その結果、スパッタリングが激しくなり、端子が削れ落ちたりする。また、スパッタリングが激しくなると、このスパッタリングに巻き込まれてアルゴンが消耗し、赤色点灯のような障害が発生する。

また、冷陰極管の短寿命要因として、冷陰極管の冷点の深度が影響している可能性が高いことが分かってきており、その実験過程において、冷陰極管の表面温度を正確に測定しなければならないが、現在の測定方法では種々の問題点があり、正確な温度測定が困難な状況にある。

従来、冷陰極管の表面温度測定方法としては、熱電対法や赤外線法が考えられていたが、以下の問題があり、正確な温度測定を行うことは困難であった。すなわち、熱電対法では、被測定物であるＦＬ管の熱容量が小さいため、熱電対をＦＬ管に取り付けたことによって、熱電対取り付け箇所の温度が変わってしまい、正確な温度測定が困難であった。また、赤外線法では、被測定物であるＦＬ管自体が発光体であるため、その原理上、正確な温度測定は困難であった。

(2) ：従来例２は、最冷部を形成する為に、測定している温度は正確な温度（絶対値）を必要としておらず、強制的に所定の位置に最冷部を形成させることで、輝度を向上させるバックライト、表示装置を製造するという内容である。従って、従来例２は、本発明の必須構成要件を含んでおらず、本発明の参考程度の技術である。

(3) ：従来例３は、ランプの水銀蒸気の平均温度を３０°未満に維持する効果を奏するものであり、絶対値を測定する本発明とは異なる技術である。従って、従来例３は、本発明の必須構成要件を含んでおらず、本発明の参考程度の技術である。

本発明は前記従来の課題を解決し、冷陰極管の表面温度の絶対値を正確に測定できるようにすることで、冷陰極管の短寿命要因としての冷点の深度の影響を解明できるようにすることを目的とする。

本発明は前記の目的を達成するため、次のように構成した。

(1) ：冷陰極管表面の長手方向の任意の位置に移動させて接触でき、且つ、任意の温度に設定可能な金属体と、前記金属体の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の検出信号に基づいて前記金属体の温度を制御する電源部と、前記冷陰極管内の水銀の移動方向を観察するための観察手段とを備えた冷陰極管の温度測定装置により冷陰極管の表面温度を測定する冷陰極管の温度測定方法であって、前記金属体を冷陰極管表面の任意の位置に設置し、前記観察手段による前記金属体設置位置での冷陰極管内の水銀移動方向の観察で、該水銀の移動が停止し、平衡状態となった点に、前記温度検出部及び電源部により前記金属体の温度を設定する手順と、前記設定した金属体の温度を前記温度検出部により記録する手順とを有し、前記記録した温度を冷陰極管の表面温度の絶対値とすることを特徴とする。

(2) ：前記(1) の冷陰極管の温度測定方法において、前記金属体はペルチエ素子の上に載せてあり、該ペルチエ素子は、前記電源部に接続され、該電源部からの出力電流により加熱され、その熱により前記金属体を任意の温度に設定可能に構成されていることを特徴とする。

（作用）
図１は本発明の原理説明図である。以下、図１を参照しながら本発明の作用を説明する。

(a) ：前記(1) の作用
冷陰極管１の近傍に、任意の温度に設定できる金属体３Ａを設置する。次に、その部分の水銀の移動方向を観察手段で観察する。水銀は、温度の低い箇所に集まる為、その金属体３Ａを設置した部分に水銀が集まると、その部分は他の場所より温度が低いことになる。また、逆に、その部分から水銀が離れる方向に移動すると、その部分は他の場所より温度が高いことになる。

従って、この水銀の移動方向を観察し、冷陰極管１内の水銀が平衡する点に、金属体３Ａの温度を設定すると、その設定した温度が冷陰極管１の表面温度となり、冷陰極管１の表面温度絶対値を正確に求めることができる。

このようにすれば、冷陰極管の表面温度の絶対値を正確に測定できるようにすることで、冷陰極管の短寿命要因としての冷点の深度の影響を解明できる。

(b) ：前記(2) の作用
金属体３Ａはペルチエ素子２の上に載せてあり、該ペルチエ素子２は、電源部６に接続され、該電源部６からの出力電流により加熱され、その熱により金属体３Ａを任意の温度に設定することができる。このようにすれば、冷陰極管の表面温度の絶対値を正確に測定できるようにすることで、冷陰極管の短寿命要因としての冷点の深度の影響を解明できる。

請求項１、２によれば次のような効果がある。

(a) ：冷陰極管の表面温度の絶対値を正確に測定できるようにすることで、冷陰極管の短寿命要因としての冷点の深度の影響を解明できる。

(b) ：冷陰極管の表面温度を正確に測定できるようになることで、冷陰極管の寿命メカニズムの解析、解明を精度良く行うことが可能になる。

§１：冷陰極管の温度測定方法の概要説明
図１は本発明の原理説明図である。以下、図１を参照しながら本発明を実施するためのＦＬ管（冷陰極管）の温度測定方法の概要を説明する。

以下に説明する例は、ＦＬ管１の表面の長手方向の任意の位置に移動させて接触でき、且つ、任意の温度に設定可能な金属体３Ａと、金属体３Ａの温度を検出する温度検出部７と、温度検出部７の検出信号に基づいて金属体３Ａの温度を制御する電源部６と、ＦＬ管１内の水銀の移動方向を観察するための観察手段としてのＸ線装置（図示省略）とを備えたＦＬ管１の温度測定装置によりＦＬ管１の表面温度を測定するものである。

この測定では、金属体３ＡをＦＬ管１表面の任意の位置に設置し、前記Ｘ線装置による前記金属体設置位置での冷陰極管内の水銀移動方向の観察で、該水銀の移動が停止し、平衡状態となった点に、温度検出部７及び電源部６により金属体３Ａの温度を設定する。また、前記設定した金属体３Ａの温度を温度検出部７が記録する。そして、記録した温度をＦＬ管１の表面温度の絶対値とする。なお、前記金属体３Ａの位置は、ＦＬ管１と金属体３Ａとの相対的な移動により、ＦＬ管１の任意の位置に金属体３Ａを設置できるようにしてある。

また、金属体３Ａはペルチエ素子２の上に載せてあり、該ペルチエ素子２は、電源部６に接続され、該電源部６からの出力電流により加熱され、その熱により金属体３Ａを任意の温度に設定可能に構成されている。

§２：ＦＬ管の温度測定方法の説明
図２はＦＬ管の温度測定方法概要説明図である。ＦＬ管の温度測定方法としては、ＦＬ管１内の水銀が温度の低い箇所に集まることに着目し、ＦＬ管１の近傍に、任意の温度に設定できる金属として、アルミ板（アルミニューム板）３を設置し、このアルミ板３に対し、水銀の移動方向をＸ線装置（図示省略）にて観測することで、ＦＬ管１の温度を求めることができる。

更に具体的には、ＦＬ管１の近傍で、ＦＬ管１の表面に接触するように設置し、任意の温度に設定できる金属体３Ａ（図１参照）としてアルミ板３を設置する。次に、その部分の水銀の移動方向をＸ線装置で観察する。

水銀は、温度の低い箇所に集まる為、その金属体を設置した部分に水銀が集まると、その部分は他の場所より温度が低いことになる。また、逆に、その部分から水銀が離れる方向に移動すると、その部分は他の場所より温度が高いことになる。

従って、この水銀の移動方向を観察し、ＦＬ管１内の水銀が平衡する点に、前記アルミ板３の温度を設定すると、その設定した温度がＦＬ管の表面温度となり、ＦＬ管１の表面温度絶対値を正確に求めることができる。この場合、アルミ板３の温度を徐々に変化させ、均衡点を探す。

§３：ＦＬ管の温度測定装置の説明
図３はＦＬ管の温度測定装置の構成図である。以下、図３に基づいて、ＦＬ管の表面温度測定装置を説明する。

ＦＬ管の温度測定装置は、ＦＬ管１の表面の長手方向の任意の位置に移動させて接触でき、且つ、任意の温度に設定可能なアルミ板３と、アルミ板３の温度を検出する温度検出部７と、温度検出部７の検出信号に基づいてアルミ板３の温度を制御する電源部６と、ＦＬ管１内の水銀の移動方向を観察するＸ線装置（図示省略）とを備えている。

なお、前記Ｘ線装置は、Ｘ線照射手段と、前記Ｘ線照射手段により照射したＸ線がＦＬ管を透過した際に、透過Ｘ線を感知するセンサと、前記センサの出力信号を入力し、画像処理等を行うコンピュータ等からなり、該コンピュータの表示画面上に、ＦＬ管１内の水銀の移動方向を示す画像などが表示できるようにしたものであり、市販されている装置を利用する。

更に詳しくは、ＦＬ管の温度測定装置は、アルミ板３と、熱電対４と、ペルチエ素子２と、温度検出部７と、電源部６等を含んでいる。アルミ板３の上にはＦＬ管１が載せてあり、該ＦＬ管の外側表面と接するようにアルミ板３が設置されている。そして、アルミ板３の一部であって、ＦＬ管の表面の近傍には、温度を検出するための熱電対４が貼り付けられており、該熱電対４からは熱電対線５が引き出されている。

また、アルミ板３はペルチエ素子２の上に載せてあり、該ペルチエ素子２は、電源部６に接続され、該電源部６からの出力電流により加熱され、その熱によりアルミ板３を任意の温度（例えば、１０°Ｃ〜１２０°Ｃの範囲）に設定可能に構成されている。

温度検出部７は、オペアンプ１２、１３と、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５と、温度記録計１４を含んでいる。また、電源部６は、ＰＷＭ制御部１１と、トランジスタＴＲと、トランスＴと、ダイオードＤ１等を含んでいる。

温度検出部７は、熱電対４からの信号を熱電対線５を介して取り込み、アルミ板３の温度を検出する。そして、温度記録計１４により熱電対４から検出したアルミ板３の温度を記録する。また、オペアンプ１２の出力を電源部６のＰＷＭ制御部１１へ送る。

電源部６は、ＰＷＭ制御部１１の制御信号によりトランジスタＴＲを駆動してＰＷＭ（パルス幅変調）制御を行う。そして、トランスＴの一次側巻線をトランジスタＴＲによりオン／オフ駆動し、二次側巻線の出力電圧によりダイオードＤ１を介して整流した直流電流をペルチエ素子２へ供給する。

ペルチエ素子２は、電源部６から供給された電流に比例した熱を発生し、この熱でアルミ板３を加熱する。このようにして、ペルチエ素子２の加熱→アルミ板３の加熱→熱電対４によるアルミ板３の温度検出→温度検出部７による温度検出→電源部６によるＰＷＭ制御での出力の制御→ペルチエ素子２の加熱のようなループで制御が行なわれる。そしてその制御の過程において、温度記録計１４によりアルミ板３の温度を記録する。

なお、前記の例では、金属体３Ａとしてアルミ板３を使用したが、本発明はアルミ板３に限らず、他の任意の金属体（但し、任意の温度に設定可能な金属体）で実施可能である。

（付記）
前記の説明に対し、次の構成を付記する。

（付記１）
冷陰極管表面の長手方向の任意の位置に移動させて接触でき、且つ、任意の温度に設定可能な金属体と、
前記金属体の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の検出信号に基づいて前記金属体の温度を制御する電源部と、
前記冷陰極管内の水銀の移動方向を観察するための観察手段と、
を備えた冷陰極管の温度測定装置により冷陰極管の表面温度を測定する冷陰極管の温度測定方法であって、
前記金属体を冷陰極管表面の任意の位置に設置し、前記観察手段による前記金属体設置位置での冷陰極管内の水銀移動方向の観察で、該水銀の移動が停止し、平衡状態となった点に、前記温度検出部及び電源部により前記金属体の温度を設定する手順と、
前記設定した金属体の温度を前記温度検出部により記録する手順と、
を有し、前記記録した温度を冷陰極管の表面温度の絶対値とすることを特徴とする冷陰極管の温度測定方法。

（付記２）
前記金属体はペルチエ素子の上に載せてあり、該ペルチエ素子は、前記電源部に接続され、該電源部からの出力電流により加熱され、その熱により前記金属体を任意の温度に設定可能に構成されていることを特徴とする付記１記載の冷陰極管の温度測定方法。

（付記３）
冷陰極管表面の長手方向の任意の位置に移動させて接触でき、且つ、任意の温度に設定可能な金属体と、
前記金属体の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の検出信号に基づいて前記金属体の温度を制御する電源部と、
前記冷陰極管内の水銀の移動方向を観察するための観察手段と、
を備え、冷陰極管の表面温度を測定する冷陰極管の温度測定装置であって、
前記金属体を冷陰極管表面の任意の位置に設置し、前記観察手段による前記金属体設置位置での冷陰極管内の水銀移動方向の観察で、該水銀の移動が停止し、平衡状態となった点に、前記温度検出部及び電源部により前記金属体の温度を設定する機能と、
前記設定した金属体の温度を前記温度検出部により記録する機能と、
を有し、前記記録した温度を冷陰極管の表面温度の絶対値とすることを特徴とする冷陰極管の温度測定装置。

（付記４）
前記金属体はペルチエ素子の上に載せてあり、該ペルチエ素子は、前記電源部に接続され、該電源部からの出力電流により加熱され、その熱により前記金属体を任意の温度に設定可能に構成されていることを特徴とする付記３記載の冷陰極管の温度測定装置。

（付記５）
前記温度検出部は、該温度検出部が検出した前記金属体の温度を記録するための温度記録計を備えており、該温度記録計から前記冷陰極管の表面温度の絶対値に相当する値が得られるように構成されていることを特徴とする付記４記載の冷陰極管の温度測定装置。

本発明の原理説明図である。 実施の形態におけるＦＬ管の温度測定方法概要説明図である。 実施の形態におけるＦＬ管の温度測定装置の構成図である。 従来のＦＬ管の端子削れ／赤色点灯障害の原因説明図である。

符号の説明

１ 冷陰極管（ＦＬ管）
２ ペルチエ素子
３ アルミ板（アルミニューム板）
３Ａ 金属体
４ 熱電対
５ 熱電対線
６ 電源部
７ 温度検出部
１１ ＰＷＭ制御部
１２、１３ オペアンプ
１４ 温度記録計
１５ 端子
１６ Ｏリング
１７ 水銀
Ｔ トランス
ＴＲ トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗
Ｄ１ ダイオード

Claims (2)

1. 冷陰極管表面の長手方向の任意の位置に移動させて接触でき、且つ、任意の温度に設定可能な金属体と、
   前記金属体の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出信号に基づいて前記金属体の温度を制御する電源部と、
   前記冷陰極管内の水銀の移動方向を観察するための観察手段と、
   を備えた冷陰極管の温度測定装置により冷陰極管の表面温度を測定する冷陰極管の温度測定方法であって、
   前記金属体を冷陰極管表面の任意の位置に設置し、前記観察手段による前記金属体設置位置での冷陰極管内の水銀移動方向の観察で、該水銀の移動が停止し、平衡状態となった点に、前記温度検出部及び電源部により前記金属体の温度を設定する手順と、
   前記設定した金属体の温度を前記温度検出部により記録する手順と、
   を有し、前記記録した温度を冷陰極管の表面温度の絶対値とすることを特徴とする冷陰極管の温度測定方法。
2. 前記金属体はペルチエ素子の上に載せてあり、該ペルチエ素子は、前記電源部に接続され、該電源部からの出力電流により加熱され、その熱により前記金属体を任意の温度に設定可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極管の温度測定方法。

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