JP2009212089A - 直下方式のバックライトユニットの製造方法、熱陰極蛍光ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】準備ステップにおいて、ガラスバルブ26の第1封止部端部から蛍光体層(32)が存在していない領域の長さ(a1)は、第2封止部側から蛍光体層(32)が存在していない領域の長さ(a2)に比べて短い(a1<a2)複数本の蛍光ランプを準備する。検出ステップにおいては、この長さの差をセンサを用いて検出し、設置ステップにおいては、検出の結果を用いて筐体内に蛍光ランプを端部側が交互に同じ側に並ぶように設置する。
【選択図】図2
Description
上記直下方式のバックライトユニットは、液晶パネル側の面が光を取り出すために開口している筐体と、筐体内に配置された複数本の蛍光ランプを備えている。上記開口は、樹脂製の拡散板、拡散シート、レンズシート等で覆われている。
すなわち、ガラスバルブの長手方向において、蛍光体層の膜厚が一方側が厚く他方側が薄いという関係となっている。係る膜厚の差は点灯時に輝度差として表出し、輝度むらの原因となり得る。
従来のバックライトユニットの製造方法においては、作業者が、ランプの一方にのみ設けられた識別マーク(ロットNo等)を一本一本目視で確認して、長手方向の向きを識別し筐体内に配置している。
また、従来の方法は、作業の自動化に適しているとは言い難い。
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであって、直下方式のバックライトユニットの製造方法において、識別マークを付するための工程や設備が不要であり、簡単な方法で蛍光ランプの向きを自動的に識別することを可能にする直下方式のバックライトユニットの製造方法、当該製造方法に用いられる熱陰極蛍光ランプ及び当該熱陰極蛍光ランプを用いたバックライトユニットなどを提供することを目的としている。
本発明の請求項3に係るバックライトユニットの製造方法は、前記熱陰極蛍光ランプは、さらに、前記両端部の内側に配設された一対の電極を有しており、前記検出ステップでは、前記境界から前記一対の電極うちの少なくとも一方の電極の根元までの距離をセンサを用いて検出することが好ましい。
前記検出ステップでは、前記境界から前記リード線の外側先端までの距離をセンサを用いて検出することが好ましい。
本発明の請求項2に係るバックライトユニットの製造方法によれば、蛍光体層不存在領域と存在領域との境界と熱陰極蛍光ランプが通常備えている構成部品との距離を手がかりとして、蛍光ランプの長手方向の向きを識別することが可能となる。
本発明に係る実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。
1.直下方式のバックライトユニットの構成
図1は、本実施の形態に係る直下方式のバックライトユニット1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がわかるように光学シート類16の一部を切り欠いて示している。
ランプ20は直管状をしており、直管の長手方向の軸が筐体10の長手方向(横方向)に略一致した姿勢の14[本]のランプ20が、筐体10の短手方向(縦方向)に所定間隔を空けて交互に配置されている。
なお、これらのランプ20は、図外の駆動回路により点灯される。
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。なお、筐体の材料としては、樹脂以外の材料、例えば、アルミニウム等の金属材料により構成しても良い。
拡散板13及び拡散シート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光学シート類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。なお、拡散板13の材料としては、PC(ポリカーボネイト)樹脂を用いることができる。
2.蛍光ランプの構成
つぎに、図2を参照しながら本実施の形態に係る蛍光ランプ20の構成について説明する。図2(a)は、蛍光ランプ20の概略構成を示す管軸Xを含む断面図である。図2(b)は、ガラスバルブ26において、蛍光体層32が形成された領域を示す模式図である。図2(c)は、電極28の断面図である。
また、ガラスバルブ26の内面には蛍光体層32が形成されている。蛍光体層32は、水銀から放射された紫外線を、それぞれ赤色・緑色・青色に変換する赤色蛍光体・緑色蛍光体・青色蛍光体を含んでいる。
蛍光体層32は、ガラスバルブ26長手方向で均一ではなく、例えば、第1封止部側から第2封止部側に行くにつれて厚くなっており、この膜厚の不均一がランプ20点灯時の発光特性に影響することとなる。
このリード線22(24)は、例えば、タングステンからなる内部リード線22A(24A)と、ニッケルからなる外部リード線22B(24B)とからなる継線である。内部リード線22A、24Aの線径は1[mm]、全長は3[mm]で、外部リード線22B、24Bの線径は0.8[mm]、全長は5[mm]である。
電極28,30は同じ形状をしており、図2(c)に示す各部の寸法は、電極長L1=5[mm]、外径pO=1.70[mm]、内径pi=1.50[mm]、肉厚t=0.10[mm]である。
図2(b)に示すように、ガラスバルブ26の第1封止部側の、境界部(蛍光体層32が存在する領域と不存在の領域との境界)34から電極28の根元までの距離b1と、境界部36から電極30の根元までの距離b2とで、b2はb1より長くなっている(b2>b1)。ここでいう、電極の根元とは、リード線22(24)に固着されている電極28(30)の付け根部分の意味である。
また、境界部34から第1封止部側端部までの距離(蛍光体層不存在領域の長さ)a1
と、境界部36から第2封止部側端部までの距離a2とを比べると、a2はa1より長くなっている(a2>a1)。
これらの寸法は、例えば次の通りである。
本発明に係る蛍光ランプ20は、上記したようにb2がb1より大きいため、b2またはb1の一方を対象として所定範囲内に収まっているかをセンサを用いて検出したり、b2及びb1の距離をセンサを用いて検出して両者の差を求めることにより、ランプ20(ガラスバルブ26)の長手方向の向きを識別することが可能となる。識別マークを付するための工程や設備が不要となり製造コストを抑えることも可能となる。
さらに、蛍光体層の不存在領域と存在領域との境界と、電極やリード線といったランプの構成部品との距離を検出に利用するため、ランプが一般的に備える構成部品を向き識別に有効に活用することができる。
3.冷陰極蛍光ランプの製造方法
次に、上記構成を有する蛍光ランプ20の製造方法の内、特に蛍光体層の形成や両封止部の形成に関わる工程について冷陰極蛍光ランプの製造工程に沿って詳述する。
まず、準備した直管状のガラス管46を垂下させてタンク内の蛍光体懸濁液に浸す。ガラス管46内を負圧にすることで、タンク内の蛍光体懸濁液を吸い上げ、ガラス管46内面に蛍光体懸濁液を塗布する(工程A)。この吸い上げは光学的センサ45により液面を検出することで、液面がガラス管の所定高さになるように設定される。このときの液面高さの誤差は、蛍光体懸濁液の粘度や液面の表面張力等の影響を受けるため比較的大きく、±0.5[mm]程度の誤差が生じる。
続いて、ガラス管46を不図示の加熱炉内に移送して焼成を行い、蛍光体層32を得る。
その後、蛍光体層32が形成されたガラス管46に、電極30、ビードガラス23を含む電極ユニット37を挿入した後、仮止めを行う(工程C)。仮止めとは、ビードガラス23が位置するガラス管46の外周部分をバーナー48で加熱して、ビードガラス23の外周の一部をガラス管46内周面に固着することをいう。ビードガラス23の外周の一部しか固着しないので、ガラス管46の管軸方向の通気性は維持される。なお、この場合の加熱温度は、ガラス管46外周表面において約900[℃]である。
続いて、ガラス管46内の排気とガラス管46内への希ガスの充填を行う(工程F)。具体的には、図示しない給排気装置のヘッドをガラス管46の水銀ペレット54側端部に装着し、先ず、ガラス管46内を排気して真空にすると共に、図示しない加熱装置によってガラス管46全体を外周から加熱する。この場合の加熱温度は、ガラス管46の外周表面において約380[℃]である。これによって、蛍光体層32に潜入している不純ガスを含めガラス管46内の不純ガスが排出される。加熱を止めた後、所定量の希ガスが充填される。
続いて、図4に示すように、水銀ペレット54をガラス管46周囲に配された高周波発振コイル(不図示)によって誘導加熱して水銀を前記焼結体から追い出す(水銀出し工程H)。その後、ガラス管46を加熱炉57内で加熱して、追い出した水銀を第1封止部側の電極28の方へ移動させる。
続いて、ガラス管46の、上記第2封止部分よりも水銀ペレット54側の端部部分を切り離す(工程J)。
4.バックライトユニットの製造方法
次に、バックライトユニットの製造工程において、特にランプの方向の検出に関わる工程について図5を用いて説明する。
図5(a)は、ランプフィーダ60を模式的に示す図である。図5(b)は、ランプの方向合わせ工程を示す図である。図5(c)は、ランプの筐体10内への設置工程を示す図である。
台座66は、ランプ20が設置されるための溝66aを有し、また台座を図5(b)の示す矢印の方向に360[°]回転させる機構を備えている。
溝66a内には、ランプ20設置されており、このランプ20の両端部に対応する位置の上方には、センサ64a,64bが配置されている。このセンサはランプの一方側の端部にだけ配置しても構わない。
センサ64a,64bにより検出されたランプの長手方向の向きに対応して、台座66を回転させることによりランプの向き合わせを行うこととなる。
向き合わせされたランプ20は、リード線22(24)を不図示の把持部材に把持されて、隣接するランプ20間で長手方向の向きが反対になるようにソケット67に嵌め込まれることとなる。
ソケット67は、導電性であり、例えば、ステンレス、りん青銅等の板材を折り曲げて形成したものである。そして、各ソケット67は、挟持板67a,67bとそれら挟持板67a,67bを下端縁で連結する連結片67cと、連結片67cから突出した接続板67dとからなる。
接続板67dは、連結片67cから筐体10の外側方向に延びた後、所定高さまで斜めに延び、再び筐体10の外側方向に延びている。接続板67dの自由端部には、リード線の外径に合わせた例えばV字状の凹部が形成されている。
挟持片67a,67bの凹部内にランプ20の端部をはめ込むことにより、挟持板67a,67bの板ばね作用によってランプ20がソケット67に保持される。同時に、ランプ20のリード線22,24を接続板67d自由端部の凹部にはめ込むことで、凹部の板ばね作用により、リード線22,24が接続板67dに物理的に接続されると共に、電気的にも接続される。
5.変形例
(変形例1)
より方向合わせの精度を向上させるために、ガラスバルブ26の蛍光体層32が形成された領域から外れた外周の位置に、長手方向の向きに関する識別用のマークを印刷する構成を取ることが考えられる。以下、実施の形態1に係る変形例1として説明する。
ガラスバルブ26aの端部外周には、識別用の3個のマーク70a,70b,70cが形成されている。
マーク70a,70b,70cは、ガラスバルブ26aの長手方向における位置が互いに略等しい。
マーク70a〜70cは例えばスクリーン印刷により形成されたものである。なお、スクリーン印刷に替えて、グラビア印刷やインクジェット印刷を用いてもよい。
このような、識別用のマーク70a〜70cが形成されたガラスバルブ26aを用いれば、例えば、境界部34からマーク70a〜70cまでの距離を検出することにより、長手方向の向き識別が可能である。
(変形例2)
また、ガラスバルブ内周(内面)の蛍光体層を一部残し、残部分を長手方向の向き識別用マークとして用いてもよい。以下、実施の形態1に係る蛍光ランプの変形例2として説明する。
本変形例では、例えば、境界36と蛍光体層33との距離a3を検出に用いることができる。また、識別用マークが蛍光体層であるため、紫外線の照射による発光を検出に利用でき、簡易な構成のセンサを用いることができる。
ガラスバルブに識別用マークを別途付さずとも、元々ランプが備えている構成部材に工夫を施すことで、長手方向の向きの識別を実現できる。以下、実施の形態1に係る変形例3として説明する。
図8は、変形例3に係るガラスバルブ26の概略構成を示す模式図であり、図8(a)は、電極、ビードガラス、リード線の外観を示し、図8(b)では、ガラスバルブ26と蛍光体層32を管軸Xを含む断面で示し、リード線22a,電極28は外観を示している。また、図8(c)では、電極28も形状がわかるよう管軸Xを含む断面で示している。なお、図8においては、図2と同様の構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
この場合、境界34とビードガラス21の境界34から遠い側との距離d、境界34とビードガラス21の境界34に近い側との距離eを検出に用いることができる。ビードガラスへの着色は、ガラスバルブ外周へのマーキングに比べて消えにくく、また色を鮮明にすることができるのでセンサ精度を向上させることができる。
図8(c)の例では、電極28aは、有底筒状の電極28とは形状が異なり、両端が開口した筒状である。このように、用いることができる電極の形状は有底筒状に限らず、筒状、棒状であっても構わない。
また、リード線22aの周回方向にマーク72が付されている。この例では、境界34とマーク72との距離gを検出に用いることができる。マーク72も、マーク71と同様にガラスバルブ26の回転方向に関わらずどの方向からも確認可能である。
ランプの両端部に大径部を形成することで、ランプの長手方向の位置決めをすることが可能である。以下、実施の形態1に係る変形例4として説明する。
本変形例4に係る蛍光ランプ1001は、図9(a)に示すように、両方のリード線1004a,1004bの先端部に大径部1009a,1009bが形成されている。該大径部1009a,1009bは、リード線1004a,1004bの先端部を加熱溶融させて玉状に形成されている。なお、大径部1009a,1009bは、当該大径部1009a,1009bを形成することを考慮した長さにリード線1004a,1004bを予め切断した後、そのリード線1004a,1004bの先端部を溶かして形成するようにしてもよいし、リード線1004a,1004bを切断することなく先端部を溶かして形成するようにしてもよい。
図9において、ソケット1006は模式的に示しているが、その上面に溝部1007を有するもので、溝部1007にリード線1004a,1004bを挟み込んで接続するものである。
両方のリード線1004a,1004bが蛍光ランプ1001の各端からの延出長さが同一に設定されるとともに、各リード線1004a,1004bの先端部に大径部1009a,1009bが形成されることで、各リード線1004a,1004bを保持するソケット1006のそれぞれの端面(外側に向く端面)1008が、各リード線1004a,1004bを位置決めする位置決め手段として機能するようになっている。
また、図9(c)に示すように、ガラスバルブ26のリード線1004a側において、ソケット1006を大径部1009aとガラスバルブ26との間に挟みこむことで、蛍光ランプ1001を固定する構成としても構わない。この場合、リード線1004a側のみで蛍光ランプ1001の長手方向の位置決めをすることができる。
6.補足事項
(1)蛍光体層不存在領域の長さの差について
上記実施の形態1において説明したように、ランプ20の製造工程においては、ガラス管の蛍光体懸濁液の液面の検出誤差が最大±0.5[mm]、第1及び第2封止部の封止時における誤差それぞれ最大で0.5[mm]程度が見込まれる。
これらの事情を考慮すれば、ガラスバルブの一端部側と他端部側とで、蛍光体層不存在領域の長さの差が少なくとも2[mm]以上あれば、確実にセンサを用いて長手方向の向きを識別することができる。
(2)保護層について
実施の形態1においては、ガラスバルブの内面に、水銀消耗を防止等を目的とした保護層(保護膜)を有さない蛍光ランプについて説明したが、係る保護層を有する蛍光ランプにも本発明を適用することができる。
(3)ランプ種類
実施の形態1では、冷陰極蛍光ランプを例に挙げて説明したが、本発明は、熱陰極型蛍光ランプや、外部電極型蛍光ランプにも適用することが可能である。
(実施の形態2)
実施の形態2〜5の構成を説明する前に、その構成に到達した経緯について説明する。
ところが、ガラスバルブ6902の封着部6902aの外側をセラミックス製または樹脂製の耐熱封止材6907で覆ったとしても、ガラスバルブ6902の封着部6902aにクラックが生じる場合がある。
本発明の実施の形態2に係る蛍光ランプを図10に示す。図10におけるランプの管軸を含む要部拡大断面図を図11に示す。実施の形態2に係る蛍光ランプは、図10に示すように、バックライト用の直管状の冷陰極蛍光ランプ6008(以下、単に「ランプ6008」という)であって、ガラスバルブ26と、このガラスバルブ26内の両端部に設けられた電極(図示せず)と、一端部がこの電極に接続され、かつ他端部がガラスバルブ26の管端から外側に導出しているリード線6005とガラスバルブ26の管端の外側に緩衝材6009を介して取り付けられている部材6010とを備えている。なお、実施の形態1と同様にガラスバルブ26の一端部側と他端部側とで、蛍光体層32の不存在領域の長さが異なっている。
リード線6005は、例えば、タングステン(W)製の内部リード線6005aと、半田等に付着し易いニッケル(Ni)製の外部リード線6005cとの継線からなり、内部リード線6005aと外部リード線6005cとの接合面が、ガラスバルブ26の外表面とほぼ面一である。すなわち、内部リード線6005aは、その一端部がホロー状の電極30の底部に電気的かつ機械的に接続され、外部リード線6005cと継線されている他端部側の大半がガラスバルブ26に封着されている。外部リード線6005cは、実質的に全体がガラスバルブ26の外部に位置している。内部リード線6005aは、断面が略円形であって、全長が3[mm]、線径が1.0[mm]である。外部リード線6005cは、断面が略円形であって、全長Lが10[mm]、線径が0.8[mm]である。
ガラスバルブ26の管端の外側、すなわち端面には、ガラスバルブ26から突出して真っ直ぐ延びる外部リード線6005cが嵌挿された略円板状の部材6010が、エポキシ系樹脂等の耐熱性弾性接着剤からなる緩衝材6009を介して取付けられている。部材6010は、例えばニッケル(Ni)製であって、その外径が例えば4[mm]、肉厚mが5[mm]であり、かつその中心部に外部リード線6005cを嵌挿させるための直径0.8[mm]の貫通孔6010cが形成されている。ここで、部材6010の弾性率は、緩衝材6009の弾性率よりも低い。例えばNiの弾性率は約200[GPa]であり、例えばエポキシ系樹脂の耐熱性弾性接着剤からなる緩衝材6009の弾性率は約10[MPa]である。なお、ここでの弾性率とは、ヤング率のことを指す。
図12は、部材6010の周回方向の側面にマーキングを施した場合の例である。図12(a)はランプ6008の一端を示す斜視図であり、図12(b)はそのA−A’断面図である。
また、各々の部材6010の少なくとも一部で色違いにし、センサーによってその色の違いを認識する場合は、上記のようにセンサーによってマーク6011を認識する場合よりも認識の確実性を高めることができる。
(実施の形態3)
図13は、本発明の実施の形態3に係る蛍光ランプの管軸を含む断面図である。本実施の形態に係る蛍光ランプ6012は、冷陰極管蛍光ランプと外部電極型蛍光ランプとのそれぞれの長所を取って形成された外部内部電極型蛍光ランプ(以下、単に「ランプ6012」という)である。ランプ6012は、その一端に外部電極6013が形成され、他端に本発明の実施の形態2に係る蛍光ランプの電極30と同様の内部電極30が配置されている他は、実施の形態2に係る蛍光ランプと同じ構成を有している。また、実施の形態1と同様にガラスバルブ26の一端部側と他端部側とで、蛍光体層32の不存在領域の長さが異なっている。よって、ランプ20(図2参照)と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略し、外部電極6013について詳細に説明する。
また、図13には図示していないが、ガラスバルブ26の内面であって、外部電極6013と対向する部分に例えば酸化イットリウム(Y2O3)の保護膜を設けてもよい。保護膜を設けることにより、ガラスバルブ26のその部分に水銀イオンが衝撃することによって起こるガラス削れやピンホールを防止することができる。
(Al2O3)等の金属酸化物を用いてもよい。特に、保護膜が酸化イットリウムやシリカで形成されている場合には、保護膜に水銀が付着し難く、水銀消費が少ない。
また、保護膜は、本発明において必須の構成要素ではなく、形成されていなくてもよく、また、ガラスバルブ26の内面の外部電極対向部分だけでなく、ガラスバルブ26の内面の全体に亘って形成されていてもよい。
(実施の形態2〜3の変形例)
以上、本発明を上記した実施の形態2〜3に示された具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各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用いることができる。
一実施例として、図14に示すように、部材6028においてガラスバルブ26側の面の形状が凹面状でもよい。この場合、部材6028のガラスバルブ26側の端面の面積が、略平面の場合よりも大きくなり、蛍光ランプ6029のリード線6005をソケット6006に嵌め込む際、部材6028に加わって部材6028からガラスバルブ26の管端に伝わる力をより分散することができ、ガラスバルブ26の封着部26aにクラックが発生するおそれをより低減することができる。また、ガラスバルブ26の管端は通常、丸みを帯びた形状であるため、部材6028のガラスバルブ26側の端面が平面である場合よりも、部材6028を安定して固定することができる。さらに、緩衝材6030として樹脂製接着剤を用いた場合には、樹脂製接着剤をより薄く形成することができ、部材6028とガラスバルブ26との接着性を高めることができる。
また、一実施例として、図15に示すように、部材6031においてガラスバルブ26側の面であって、リード線6005が嵌挿されている部分に、凹部6031aを形成してもよい。一般的に内部リード線6005aと外部リード線6005cは、例えばレーザー溶接によって接合されており、その接合部に団子状態の接合痕6032が形成されてしまう。そこで、図15に示すように、部材6031に凹部6031aを形成することで、接合痕6032をその凹部6031aに収容することができ、緩衝材6033として弾性接着剤を用いた場合に緩衝材6033をより薄く形成できるので、部材6031とガラスバルブ26との接着性を高めることができる。
また、一実施例として、図16に示すように、部材6035の形状を略円錐形状にし、その斜面6035aをガラスバルブ26と反対側なるように部材6035をガラスバルブ26に取り付けてもよい。これにより、部材6035の寸法を大きくすることなく、マーキングの領域を拡大することができ、斜面6035aにマーキングを施すことにより、マークの認識性を高めることができる。また、部材6035が例えば金属製の場合には、部材6035の形状が管軸X方向の厚みが同じ円盤状である場合に比べて、放熱作用が大きくなりすぎるのを抑制することができ、電極30の周辺の温度低下によって引き起こされる電極30の周辺での水銀凝集を防止し、蛍光ランプ6036を長寿命化させることができる。
また、一実施例として部材6039(図18参照)を導電性の素材で構成し、外部リード線6005cと部材6039とを半田等により電気的に接続させることで、図17に示すような外部電極型蛍光ランプ用ソケット6037に挿入させることもできる。また、導電性素材が金属である場合には、その大きさによっては、放熱作用により、電極30の過剰な温度上昇を抑制することもできる。図18は、蛍光ランプ6038のソケット6006、6037への取り付け状態を示す図である。冷陰極蛍光ランプ6038を外部電極用ソケット6037に挿入した場合の正面図を図18(a)に示し、同じく右側面図を図18(b)に示す。また、冷陰極蛍光ランプ6038を、冷陰極蛍光ランプ用ソケット6006(図40参照)に挿入した場合の正面図を図18(c)に示し、同じく右側面図を図18(d)に示す。図18(a)〜(d)に示すように、部材6039が導電性であることにより、冷陰極蛍光ランプ用および外部電極型蛍光ランプ用の異なるタイプのソケット6006、6037に対応する蛍光ランプ6038を提供することができる。
(実施の形態4)
実施の形態4〜9は、ガラスバルブ端部への負荷を抑制して支持されることができかつ電気的接続可能な封着方法を採用した蛍光ランプすることを可能とするものである。
従来、液晶表示装置等のバックライトに用いられる蛍光ランプは、液晶表示装置等に対する小型化の要求に応えるべく、小型化の一途を辿ってきた。
従来のバックライト用の小型の蛍光ランプでは、製造工程においてランプの構成部材であるガラスバルブの端部を封止する際に円柱状のビードガラスを用いて封止する、いわゆるビード封止が採用されており、そのビード封止された端部からバルブの外方に延出された導入線で放電ランプを照明装置の筐体に支持させて放電ランプと筐体とを電気的に接続し(日本国特開2005−183011号公報、日本国特開2005−294019号公報を参照)、この導入線を通じて放電ランプ内の電極に電力を供給して当該放電ランプを点灯させていた。
近年、液晶表示装置の中でも、パーソナルコンピュータ用の液晶モニタや液晶テレビ受像機等に対して大型化の要求があり、この要求に応じてバックライト用の蛍光ランプに対しても大型化、大口径化の要求がある。
しかし、圧潰封止をバックライト用の蛍光ランプに採用する際、導入線を圧潰封止後、常圧下でガラスバルブ内を給排気するための給排気管をガラスバルブ端部に封着させる必要があり、そのため、ビード封止の場合に比べて、導入線を配置できる部位が狭くなるため、導入線を細くする必要があり、導入線で支持した場合、負荷により導入線の屈曲や断線が生じ放電ランプを支持できないおそれがある。
以下、図面を用いて実施の形態4に係る冷陰極蛍光ランプおよびバックライトユニット(照明装置)について説明する。本実施の形態では、蛍光ランプとして冷陰極蛍光ランプを例に挙げて説明する。
1.直下方式のバックライトユニットの構成
本実施の形態における直下方式のバックライトユニット2005の構成は、図1で説明したバックライトユニット1の構成と基本的には同様であるため概略構成の説明は省略する。
2.冷陰極蛍光ランプの構成
つぎに、図22を参照しながら本実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプ2007(以下、単に「ランプ2007」という場合がある。)の構成について説明する。図22(a)は、冷陰極蛍光ランプ2007の概略構成を示す一部切欠図である。図22(b)は、電極2017,2019の断面図である。
また、ガラスバルブ2015の内面には蛍光体層2021が形成されている。蛍光体層2021は、水銀から放射された紫外線を、それぞれ赤色・緑色・青色に変換する赤色蛍光体・緑色蛍光体・青色蛍光体を含んでいる。
ム・テルビウム共付活リン酸ランタン[LaPO4:Ce3+,Tb3+](略号:LAP)
及び赤色蛍光体がユウロピウム付活酸化イットリウム[Y2O3:Eu3+](略号:YOX)からなる希土類蛍光体で形成されている。
さらに、ガラスバルブ2015の端のそれぞれでは、圧潰されて封止部2032,2033が形成されている。ガラスバルブ2015の封止部2032,2033の各々からは
導入線2025,2027が2本、外部へ向けて導出されている。
内部リード線2025A(2027A)の先端部には、ニッケル(Ni)製のホロー型電極2017(2019)が固着されている。この固着は、例えばレーザ溶接を利用して行う。
ランプ2007の点灯時には、有底筒状をした電極2017の筒内面と、同じく有底筒状をした電極2019の筒内面との間で放電が生じることとなる。
給排気管2031の各々の外方端は当該封止部2032,2033外側の所定の距離まで、例えば、封止部2032,2033それぞれの外端から8[mm]延出されており、チップオフされて封じられている。
そして、給排気管2031のうち当該封止部2032,2033外側に延出された部分のそれぞれに対してガラスバルブ2015外部に引き出された導入線2025,2027が巻回され、これら給排気管2031延出部およびこれらに巻回された導入線2025,2027を覆うように口金2072が固着され、導入線2025,2027のそれぞれが各口金2072および各給排気管2031延出部と密着している。
口金2072は、スリーブ状であり、固着前においてその内径が導入線2025,2027巻回済みの給排気管2031の外径より小さいものを拡げ、弾性力によって嵌めて固着させてなる。口金2072の固着方法はこれに限らず、固着前においてその内径が導入線2025,2027巻回済みの給排気管2031の外径より大きいものを半田あるいは導電性接着剤で固着しても良い。また、口金2072の形状も上記のものに限らず、キャップ状であっても良い。
本実施の形態では、導入線2025,2027を給排気管2031の延出部に巻回しその上から口金2072を固着させたが、これに限定されず、導入線2025,2027を巻回させることなく給排気管2031の延出部にガラスバルブ2015の封止部2032,2033から伸ばしたままその上から口金2072を固着させても良い。
本実施の形態では、口金2072は、ガラスバルブ2015の各封止部2032,2033から離間されて、導入線2025,2027を覆いながら給排気管2031のそれぞれに固着されている。
給排気管2031のうちガラスバルブ2015の封止部2032,2033に被着された部分では、当該封止部2032,2033形成時に加工歪みが生じており、そしてもともと給排気管2031とガラスバルブ2015とは別部材であることからこれらの接合箇所では多数の微小空隙が存在していると考えられる。したがって、口金2072を当該封止部2032,2033に接触するように給排気管2031に巻回すると、ランプ点灯時あるいは消灯時に口金2072と給排気管2031との間で生じる温度差に起因して当該接合箇所に応力が発生し、発生した応力によって当該接合箇所にクラック(亀裂)が伸展しやすく、冷陰極蛍光ランプ2007を筐体10のソケット2084で支持できず、当該クラック伸展箇所からバルブ内空間に封入されていた放電ガスが漏れてランプの点灯に支障の生じる場合がある。
給排気管2031それぞれのガラスバルブ2015外側の先端は、既述のようにガラスバルブ2015の内方空間に給排気した後、チップオフされて封止されているので、当該先端でも加工歪みが発生し、加工歪の発生している先端に口金2072を被着させると、ランプ点灯時あるいは消灯時に口金2072と給排気管2031との間で生じる温度差に起因して当該先端に応力が発生し、発生した応力によって当該先端にクラック(亀裂)が伸展しやすく、当該クラック伸展箇所からバルブ内空間に封入されていた放電ガスが漏れてランプの点灯に支障が生じる場合がある。
(実施の形態4のまとめ)
既述したように本実施の形態では、口金2072が導入線2025,2027を覆いながら給排気管2031延出部のそれぞれに固着されているので、導入線で冷陰極蛍光ランプを支持しかつこれと筺体側の電気接点とを電気的に接続する場合に比べると、導入線2025,2027に負荷が加わることを抑制して冷陰極蛍光ランプ2007を支持しかつこれと筐体10側のソケット2084とを電気的に接続することができる。
また、本実施の形態では、各口金2072を、ガラスバルブ2015の封止部2032,2033から離間させて、導入線2025,2027を覆いながら給排気管2031のそれぞれに固着させているので、給排気管2031に生じる応力の発生を抑制することができ、給排気管2031への負荷を抑制することができて、冷陰極蛍光ランプ2007の電気的接続および支持をさらに確実にすることができる。
(実施の形態4の変形例)
実施の形態4の変形例について説明する。
変形例1の冷陰極蛍光ランプ5100は、図23に示すように、電極2019の外側の底面におけるリード線5104との接合予定位置にあらかじめ穴を設けておき、その穴にリード線5104を挿入した後に電極2019とリード線5104とをレーザー溶接等により接合している。
(変形例2)
変形例2の蛍光ランプ2008(以下、単に「ランプ2008」という場合がある。)は、図24に示すように、その一端の外面に外部電極5201を有し、他端の内部に内部電極2019を有する内部外部電極蛍光ランプである。
外部電極2009は、例えば、アルミニウムの金属箔からなり、シリコーン樹脂に金属粉体を混合した導電性粘着剤(図示せず)によってガラスバルブ2015の端部全体の外周面を覆うように貼着されている。なお、導電性粘着剤において、シリコーン樹脂の代わりにフッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂等を用いてもよい。
また、図24には図示していないが、ガラスバルブ2015の内面であって、外部電極2009が形成された領域に例えば酸化イットリウム(Y2O3)の保護膜を設けてもよい。保護膜を設けることにより、ガラスバルブ2015のその部分に水銀イオンが衝撃することによって起こるガラス削れやピンホールを防止することができる。
もっとも、保護膜は、本発明において必須の構成要素ではなく、全く形成されていなくてもよいし、その一方で、ガラスバルブ2015の内面の全体に亘って形成されていてもよい。
(変形例3)
変形例3に係る蛍光ランプの管軸を含む要部拡大正面断面図を図25(a)に、そのB−B´断面図を図25(b)にそれぞれ示す。蛍光ランプ5107は、管軸方向に伸びる1本のリード線5106の端部が電極2019の外側の底面と平行な方向にL字状に折り曲げられており、その折り曲げた部分5106aのほぼ全体と電極2019の外側の底面とが接合されている。この構成により、リード線5106と電極2019の外側の底面との接触面積を大きくし、リード線5106と電極2019との接合の安定性を高めることができる。
変形例4に係る蛍光ランプの変形例2の管軸を含む要部拡大正面断面図を図26(a)に、そのC−C´断面図を図26(b)にそれぞれ示す。この場合、1本のリード線5108はコの字状に折り曲げられており、その2つの折り曲げ部に挟まれた中間部5108aほぼ全体と電極2019の外側の底面とが接合されている。つまり、リード線5108は、中間部5108aにおいて電極2019とほぼ線状にまたは面状に接合されている。この構成により、リード線5108と電極2019の外側の底面との接触面積を大きくし、リード線5108と電極2019との接合の安定性を高めることができる。また、リード線5108は、中間部5108aを除くその両部分がガラスバルブ2015に封着され、支えられている。そのために、ガラスバルブ2015に支持されている電極2019の軸ずれ、すなわちガラスバルブ2015の管軸Xに対する電極2019の長手方向の中心軸の傾きを抑制することができる。
変形例5は変形例4とは、リード線の形状が異なる。具体的には、リード線のコの字状に曲げられたリード線の2つの折り曲げ部に挟まれた中間部が、電極の外側の底面と平行を保ちつつジグザグ状に折り曲げられている点が異なる。
変形例5に係る蛍光ランプの管軸を含む要部拡大断面図を図27(a)に、そのD−D´断面図を図27(b)にそれぞれ示す。この場合、1本のリード線5110は、まずコの字状に折り曲げられており、さらに、その2つの折り曲げ部に挟まれた中間部5110aは、電極2019の外側の底面と平行を保ちつつジグザグ状になるように2回折り曲げられている。すなわち、中間部5110aは、略Z字状に折り曲げられている。この構成により、リード線5110と電極2019の外側の底面との接触面積をさらに大きくし、リード線5110と電極2019の底面との接合の安定性をさらに高め、ガラスバルブ2015の管軸Xに対する電極2019の長手方向の中心軸の傾きを抑制することができる。なお、図27(a)および(b)に示すリード線5110は、その折り曲げ部に挟まれた部分5110aを電極の外側の底面と平行を保ちつつ2回折り曲げたものであるが、折り曲げ回数や折り曲げた後の形状はこれに限定されるものではない。例えば、中間部5110aが電極2019の外側の底面に対して平行な円形状の軌道を描くものであってもよいし、星型や渦巻き型等であってもよい。
変形例6に係る蛍光ランプは、変形例1に係る蛍光ランプとは、電極の形状および電極とリード線との接合状態が異なる。具体的には、電極は、その外側の底面から突出した凸部を有し、リード線は、その凸部の側面においてほぼ線状にまたは面状に接合されている点が異なる。
蛍光ランプの変形例7は、変形例6とは、リード線の形状および電極とリード線との接合状態が異なる。具体的には、電極の凸部の側面にリード線が巻き付けられている点が異なる。
蛍光ランプの変形例7の管軸を含む要部拡大正面断面図を56(a)に、そのF−F´断面図を図29(b)にそれぞれ示す。変形例5は、電極2019の外側の底面から突出した円柱状の凸部2019aを有し、リード線5113がその凸部2019aの側面に巻き付けられるようにして電極2019とリード線5113とがほぼ線状にまたは面状に接合されている。この場合、リード線5113と電極2019との接合の安定性をさらに高め、ガラスバルブ2015の管軸Xに対する電極2019の長手方向の中心軸の傾きを抑制することができる。なお、凸部2019aへのリード線5113の巻き付け回数、方向等については図29(a)および図29(b)に示すものに限定されない。
蛍光ランプの変形例8は、変形例4とは、電極の形状および電極とリード線の接合状態が異なる。具体的には、電極の外側の底面には、その先端面に溝部を有する凸部が形成されており、リード線がその溝部に挿入されて、ほぼ線状にまたは面状に接合されている点が異なる。
また、凸部2019aの形状は、直方体状以外にも、円柱状、円錐状、四面体状、六面体状等であってもよい。特に、直方体や立方体の場合、その側面に平行な溝部を設け、リード線5108を挿入した後にかしめを行う場合、かしめを行う治具がずれにくく安定しやすい。
蛍光ランプの変形例9は、変形例8とは、電極の凸部の溝部の位置が異なる。具体的には、溝部が、凸部の先端面ではなく、側面に設けられている点が異なる。
蛍光ランプの変形例9の管軸を含む要部拡大正面断面図を図31(a)に、その要部拡大底面断面図を図31(b)に、そのH−H´断面図を図31(c)にそれぞれ示す。変形例9では、変形例8における凸部2019aの先端面に形成された溝部2019bに代えて、凸部2019aの側面に溝部2019cが形成されている。リード線5108は、変形例4と実質的に同一のものであり、その中間部5108aは、溝部2019cに挿入され、例えば溶接等により、電極2019とリード線5108とが接合されている。
(変形例10)
本発明の実施の形態13に係る蛍光ランプの変形例10は、変形例8とは、電極の凸部の溝部の形状が異なる。具体的には、溝部の互いに対向する内側面形状が凹凸形状となっている点が異なる。
変形例10は、変形例8と実質的に同一の凸部2019aを有している。さらに、変形例7と同様に凸部2019aの先端面に溝部2019dが形成されているが、溝部2019dの互いに対向する内側面形状は、凹凸形状となっている。
この場合、電極2019とリード線5108との接合強度をさらに高めることができる。
蛍光ランプの変形例11は、変形例9とは、電極の凸部の溝部の形状が異なる。具体的には、溝部の互いに対向する内側面形状が凹凸形状となっている点が異なる。
蛍光ランプの変形例11の管軸を含む要部拡大正面断面図を図33(a)に、その要部拡大底面断面図を図33(b)に、そのJ−J´断面図を図33(c)にそれぞれ示す。
リード線5108は、変形例2と実質的に同一のものであり、その中間部5108aは、溝部2019dに挿入され、凹凸形状の溝部2019eの内側面にクリップ状に挟み込まれている。
(実施の形態5)
本実施の形態は、蛍光ランプとして冷陰極蛍光ランプではなく熱陰極蛍光ランプを採用した点が実施の形態4と異なるので、実施の形態4と比較して相違点のみについて説明し、その他の構成についてはここでの説明を省略する。
本実施の形態では、給排気管2311のうちガラスバルブ2151の封止部2321,2331外側に延出された部分のそれぞれに対してガラスバルブ2151外部に引き出された導入線2251,2271がほぼ直線状に接触しており、これら給排気管2311延出部および導入線2251,2271を覆うように口金が固着され、導入線2251,2271が口金2721および給排気管2311と密着している。
口金を半田あるいは導電性接着剤で固着する場合、上記導電部2721a,2721b同士を互いに電気的に絶縁性を有する部材で接続してなる口金を用いてもよい。当該口金を用いると、スリットが無いので、スリット2721dの入った口金2721と比べて、口金の機械的強度を向上させることができる。
本実施の形態では、蛍光ランプとして熱陰極蛍光ランプ2071を採用しており、実施の形態4において蛍光ランプとして採用された冷陰極傾向ランプ7と異なるが、実施の形態4と同様に、口金2721のそれぞれが導入線2251,2271を覆いながら給排気管2311延出部のそれぞれに固着されているので、導入線2251,2271に負荷が加わることを抑制し、かつ従来のビード封止の場合に比べて加工歪みの大きいガラスバルブ2151端部に負荷が加わることを抑制して熱陰極蛍光ランプ2071を支持しかつこれと筐体10側のソケット2084とを電気的に接続することができる。
また、本実施の形態では、実施の形態4と同様に、各口金2721を、ガラスバルブ2151の封止部2321,2331から離間させて、導入線2251,2271を覆いながら給排気管2311のそれぞれに固着させているので、熱陰極蛍光ランプ2071の電気的接続および支持をさらに確実にすることができる。
本実施の形態では、冷陰極蛍光ランプの構成部材である口金の配設位置等に大きな特徴があり、その他の構成について実施の形態4における構成と略同一であるので、特徴部分のみ説明し、その他の構成についてはここでの説明を省略する。
そして、当該構成を採用することによって、実施の形態4と比べると、給排気管2312の長手方向の長さを小さくすることができ、冷陰極蛍光ランプ2073のうち発光しない部分の割合を小さくすることができ、好ましい。
本実施の形態では、導入線2252,2272をその軸方向がガラスバルブ2152の軸方向と同じになるようにして電極2172,2192を覆うガラスバルブ2152の部分と各口金2722とで挟持していたが、これに限定されず、導入線2252,2272を、電極2172,2192を覆うガラスバルブ2152の部分に巻回させて、当該ガラスバルブ2152の部分と各口金2722とで挟持しても良い。
(実施の形態6のまとめ)
既述したように本実施の形態では、口金2722が導入線2252,2272と接触を保ちながらガラスバルブ2152の封止部2322,2332を避けて電極2172,2192を覆うガラスバルブ2152の部分に固着されているので、導入線で冷陰極蛍光ランプを支持しかつこれと筺体側の電気接点とを電気的に接続する場合に比べると、導入線2252,2272に対して断線するような負荷が加わることを抑制して冷陰極蛍光ランプ2073を支持しかつ導入線2252,2272と筐体10側のソケット2084とを電気的に接続することができる。
したがって、本実施の形態にかかる冷陰極蛍光ランプ2073では、導入線2252,2272およびガラスバルブ2152の端部への負荷を抑制して支持されることができ、電気的接続を行うことができる。
(実施の形態7)
本実施の形態は、蛍光ランプとして熱陰極蛍光ランプを採用した点が実施の形態6と異なるので、実施の形態6と比較して相違点のみについて説明し、その他の構成についてはここでの説明を省略する。
本実施の形態では、ガラスバルブ2153の外部に引き出された導入線2253,2273が折り曲げられ、ガラスバルブ2153の封止部2323,2333とその近傍を避けてガラスバルブ2153の胴部、具体的には、ガラスバルブ2153に内包された電極2172,2192を覆う位置で、導入線2253,2273と接触しながら口金2723が固着され、導入線2253,2273が口金723およびガラスバルブ2153と密着している。
発光に寄与する電子は、電極2173,2193のフィラメント2233同士の間で発生するが、フィラメント2233とガラスバルブ2153の内面との間隙が実施の形態6よりも広いので、当該間隙に発光寄与電子の進入する可能性が高い。したがって、口金2723および導入線2253,2273のガラスバルブ2153外側端は、ガラスバルブ2153に対して確実に固定できる限度において、できるだけガラスバルブ2153の端(封止部2323,2333)側に配置されていることが好ましい。
図36の部分拡大図に示すように、口金2723のそれぞれは、導電部2723a,2723bと絶縁部2723cとからなりかつスリット2723dを有し、スリーブ状の口金2723において導電部2723a,2723b同士を絶縁部2723cおよびスリット2723dが電気的に絶縁する構成となっている。例えば、一方において、導入線2253は口金2723の導電部2723bおよびガラスバルブ2153と密着し、他方において、導入線273は口金2723の導電部2723aおよびガラスバルブ2153と密着している。当該構成を採用することにより、ランプ始動時において、筐体10側のソケット2084から電力を供給するとき、導入線2253,273同士で短絡させることなく、電極2172(2192)を構成するフィラメント2233に通電させ、これを発熱させることができ、以降、電極2172,2192同士での放電を促すことができる。なお、口金2723を固着させた後においても口金2723のスリーブ形状は維持され、すなわち、固着状態において口金2723がスリット2723dを有している。口金2723が当該構成を採用することにより、導電部2723a,2723b同士は固着後においても電気的絶縁を維持できる。
(実施の形態7のまとめ)
本実施の形態では、蛍光ランプとして熱陰極蛍光ランプ2074を採用しており、実施の形態6において蛍光ランプとして採用された冷陰極蛍光ランプ2073と異なるが、実施の形態6と同様に、口金2723のそれぞれが導入線2253,2273と接触しながらガラスバルブ2153の封止部2323,2333とその近傍を避けて、ガラスバルブ2153の胴部に、具体的にはガラスバルブ2153に内包された電極2173,2193を覆う位置で、固着されているので、導入線2253,2273に負荷が加わることを抑制し、かつ従来のビード封止の場合に比べて加工歪みの大きいガラスバルブ2153端部に負荷が加わることを抑制して熱陰極蛍光ランプ2074を支持しかつこれと筐体10側のソケット2084とを電気的に接続することができる。
(実施の形態8)
本実施の形態では、冷陰極蛍光ランプの構成部材から口金を廃し、ガラスバルブに内包された電極に電力を供給するためガラスバルブ外方に引き出された導入線を直接、バックライトユニット側の電気接点であるソケットに接触させた点に特徴があり、その他の構成については実施の形態4の構成と略同一であるので、特徴部分のみ言及し、その他の部分についてはここでの説明を省略する。
そして、冷陰極蛍光ランプ2107の部材であるガラスバルブ2115端部の封止部2324,2334から延出された導入線2254,2274が、同様に延出された給排気管2314に巻回され、給排気管2314のうち導入線2254,2274巻回済みの延出部分がソケット2184に嵌合して冷陰極蛍光ランプ2107が筐体2109に対して電気的に接続されるとともにこれに保持される。
バックライトユニット2105では、ソケット2184の各々が、導入線2254,2274と接触を保ちながら給排気管2314延出部のそれぞれと嵌合しているので、導入線で冷陰極蛍光ランプを支持しかつこれと筺体側の電気接点とを電気的に接続する場合に比べると、導入線2254,2274に対して断線するような負荷が加わることを抑制して冷陰極蛍光ランプ2107をソケット2184に支持させかつソケット2184を導入線2254,2274と電気的に接続することができる。
本実施の形態では、導入線2254,2274巻回済みの給排気管2314の延出部と筐体2109のソケット2184とを嵌合させたが、これに限定されず、導入線2254,2274をガラスバルブ2115の封止部2324,2334から伸ばしたままソケット2184と嵌合させても良い。その場合、ソケット2184の長手方向の長さよりも幅の小さい絶縁性の両面テープを給排気管2314に巻回してこれに導入線2254,2274を仮止めさせてからソケット2184に差し込むと、導入線2254,2274を確実にソケット2184に差し込むことができて好ましい。
具体的には、ソケット2184のうちガラスバルブ2115の封止部2324,2334側の一端がガラスバルブ2115の封止部2324,2334から0.5[mm]以上離されて、ソケット2184が給排気管2314と嵌合している。
本実施の形態では、ソケット2184をスリーブ状にしているので、キャップ状のものに比べて、ソケット2184が給排気管2314それぞれのガラスバルブ2115の外側の先端を覆うことなく取着されて好ましい。
(実施の形態8のまとめ)
既述したように本実施の形態では、ソケット2184が導入線2254,2274と接触しながら給排気管2314延出部のそれぞれと嵌合しているので、導入線で冷陰極蛍光ランプを支持しかつこれと筺体側の電気接点とを電気的に接続する場合に比べると、導入線2254,2274に負荷が加わることを抑制して冷陰極蛍光ランプ2107を支持しかつこれと筐体2109のソケット2184とを電気的に接続することができる。
したがって、本実施の形態にかかるバックライトユニット2105では、導入線2254,2274およびガラスバルブ2115端部への負荷を抑制して冷陰極蛍光ランプ2107への電気的接続および支持を行うことができる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、蛍光ランプに熱陰極蛍光ランプを採用した点で実施の形態8と異なるのみであるので、実施の形態8と共通する部分についてはここでの説明を省略する。
本実施の形態では、熱陰極蛍光ランプ2207が用いられており、その部材であるガラスバルブ2154端部の封止部2325,2335から延出された導入線2255,2275が、同様に延出された給排気管2315に沿っており、導入線2255,2275と並行する給排気管2315の延出部分がソケット2284に嵌合して熱陰極蛍光ランプ2207が筐体2209に対して電気的に接続されるとともにこれに保持される。
本実施の形態では、ソケット2284に押圧力を付与して、この押圧力でソケット2284と導入線2255,2275および給排気管2315延出部とを締結していたが、半田や導電性接着剤で当該締結を実施すると、当該押圧力で締結する場合に比べて給排気管2315への負荷を減らすことができて好ましく、導電性接着剤で締結すると、半田で締結する場合に比べて給排気管2315への熱的負荷を減らすことができてより好ましい。
既述したように本実施の形態では、ソケット2284が導入線2255,2275と接触しながら給排気管2315延出部のそれぞれと嵌合しているので、導入線で熱陰極蛍光ランプを支持しかつこれと筺体側の電気接点とを電気的に接続する場合に比べると、導入線2255,2275に負荷が加わることを抑制して熱陰極蛍光ランプ2207を支持しかつこれと筐体2209のソケット2284とを電気的に接続することができる。
したがって、本実施の形態にかかるバックライトユニット2205では、導入線2255,2275およびガラスバルブ2154端部への負荷を抑制して熱陰極蛍光ランプ2207への電気的接続および支持を行うことができる。
(実施の形態4〜9の補足事項)
<ランプの交互配置について>
図39は、ガラスバルブにおいて蛍光体層が形成された領域を示す模式図である。
図39に示すように、実施の形態1と同様に、ガラスバルブ2015(2115,2151,2152,2153,2154)の第1封止部側の、境界部(蛍光体層2021(
2211,2212,2213)が存在する領域と不存在の領域との境界)2034から第1封止部2032(2321,2322,2323,2324,2325)側端部まで
の距離(蛍光体層不存在領域の長さ)a1と、境界部2036から第2封止部2033(2331,2332,2333)側端部までの距離a2とを比べると、a2はa1より長くなっている(a2>a1)。
a1=8.0[mm]、a2=10.0[mm]。
実施の形態1において説明したように、a1とa2との距離を異ならせることで蛍光ランプの方向識別に活用できる。
<冷陰極蛍光ランプの製造方法>
次に、上記構成を有する蛍光ランプ2007(2071,2073,2074,2107,2207)の製造方法の内、特に蛍光体層の形成や両封止部の形成に関わる工程について詳述する。以下の記述においては、冷陰極蛍光ランプを一例に用いて説明するが、同様に熱陰極蛍光ランプにおいても当該製造方法を適用できることは言うまでもない。
まず、準備した直管状のガラス管2046を垂下させてタンク内の蛍光体懸濁液に浸す。ガラス管2046内を負圧にすることで、タンク内の蛍光体懸濁液を吸い上げ、ガラス管2046内面に蛍光体懸濁液を塗布する(工程A)。
その後、蛍光体層2214が形成されたガラス管2046に電極2174、給排気管2316を挿入した後、給排気管2316の管軸方向の通気性は維持した状態で、当該ガラス管2046の一端(第2封止部側)をバーナー2048で熱して圧潰封止する(工程C)。
次に、反対側の開口端からガラス管2046に、電極2194、給排気管2316を挿入した後、他端を圧潰封止し、その後、管軸方向に通気性が維持された給排気管2316(第1封止部側)の端部を気密にチップオフする(工程D)。
また、封止位置の設定値からの誤差は反対側と同様に0.5[mm]程度である。
続いて、図41に示す工程Hでは、水銀ペレット2054をガラス管2046の周囲に配された高周波発振コイル(不図示)によって誘導加熱して水銀を前記焼結体から追い出す(水銀出し工程)。その後、ガラス管2046を加熱炉2057内で加熱して、追い出した水銀を第1封止部側の電極2194の方へ移動させる。
以上の工程を経ることにより、冷陰極蛍光ランプが完成される。
<識別用マークについて>
(変形例12)
実施の形態4〜9のガラスバルブにおいては、ガラスバルブ内周(内面)の蛍光体層を一部残し、残部分を長手方向の向き識別用マークとして用いてよい。以下、実施の形態4〜9に係る変形例12として説明する。
本変形例では、例えば、境界2036bと蛍光体層2022との距離a3を検出に用いることができる。また、識別用マークが蛍光体層であるため、紫外線の照射による発光を検出に利用でき、簡易な構成のセンサを用いることができる。
ガラスバルブに識別用マークを別途付さずとも、元々ランプが備えている構成部材に工夫を施すことで、長手方向の向きの識別を実現できる。以下、実施の形態4〜9に係る変形例13として説明する。
図43は、変形例13に係るガラスバルブの概略構成を示す模式図であり、図43(a)(b)では、ガラスバルブ2015c,2015dと蛍光体層2021c,2021dを断面で示し、導入線2025c,2027c,2251d,2271d,電極2017c,2017dは外観を示している。また、図43(c)では、電極2017eも形状がわかるよう断面で示している。なお、図43においては、図43,図34と同様の構成部材についてはその説明を省略する。
この場合、境界2034cとリング状のマーク2075との距離eを検出に用いることができる。電極2017cへのマーキングは、ガラスバルブ外周へのマーキングに比べて消えにくく、また色を鮮明にすることができるのでセンサ精度を向上させることができる。
電極17eの形状は有底筒状であるが、これに限らず、両端開口筒状、棒状であっても構わない。
(実施の形態10)
本実施の形態では、混合ガスの組成を工夫することで、現行の冷陰極蛍光ランプと代替させても輝度維持率上問題は無く、かつ発光効率のさらに向上した蛍光ランプを提供する。
本実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの構成は、図2で説明した冷陰極蛍光ランプ20と基本的には同様であるため説明を省略する。もっとも、ランプ20内に封入する希ガスの組成・封入圧が異なるため、これらの点について以下詳しく述べる。
実験に供した冷陰極蛍光ランプのガラスバルブの外径は3[mm]、内径は2[mm]、全長は450[mm]である。また、ガラスバルブ内には、分圧比でネオン90[%]、アルゴン10[%]からなる混合ガスが封入されている。
A]、8[mA]、及び10[mA]の4通りに変化させた。点灯の際の周囲温度は、バック
ライトユニット内の温度環境を考慮して50[℃]に設定した。
図44から、駆動電流が10[mA]の場合、封入圧を80[Torr]から下げていくと、封入圧が40[Torr]になるまで発光効率は徐々に向上し、40[Torr]以下では横ばいになることが分かる。
図45は、封入圧が60[Torr]のときの発光効率に対する、各封入圧−各駆動電流における発光効率を百分比で表したグラフである。
図46は、x−y直交座標系において、x軸上に混合ガスの封入圧[Torr]、y軸上に駆動電流値[mA]をとって、前記所定比率毎に、基準ランプより少なくとも当該所定比率分の発光効率が向上する範囲を示した図である。
また、図46において、封入圧と駆動電流値の組み合わせを、点S1、点R1〜点R4、点S1を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分を含む)で設定すれば、基準ランプよりも発光効率が少なくとも7[%]向上する。
各点の座標値を図47に示す。
図47に示す座標値を基に、例えば、基準ランプよりも発光効率を7[%]向上させる場合について説明する。x−y直交座標系において、冷陰極蛍光ランプのガラスバルブに封入される混合ガスの封入圧[Torr]をx軸上にとり、冷陰極蛍光ランプに流す駆動電流[
mA]の値をy軸上にとった場合、(x,y)座標で表される点S1(10,10)、点
R1(10,9.3)、点R2(27,8)、点R3(39,8)、点R4(46,10
)、点S1(10,10)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む)の点のx座標値とy座標値をそれぞれ封入圧と駆動電流値に設定することにより、基準ランプよりも発光効率が少なくとも比率7[%]アップした冷陰極蛍光ランプとすることができる。
実験結果を図48に示す。
図48において、点「■」(黒四角)を結ぶ曲線M1は、アルゴン10[%]、ネオン90[%]からなる混合ガスを40[Torr]の封入圧で封入してなる冷陰極蛍光ランプの輝度維持率曲線である。
同じく、点「▲」(黒三角)を結ぶ曲線M3は、アルゴン40[%]、ネオン60[%]からなる混合ガスを40[Torr]の封入圧で封入してなる冷陰極蛍光ランプの輝度維持率曲線である。
ここで、500時間経過時における輝度維持率が93[%]以上であることが、実用上要求され、[背景技術]の欄で記載した現行ランプは、これを満足している。
したがって、この基準に照らし合わせると、混合ガスに占めるアルゴンガスの分圧比を20[%]以上にすることによって、換言すれば、封入ガスに少なくとも20[%]の分圧比でアルゴンガスを混合することによって、実用上、満足のいく輝度維持率を得ることができ、輝度維持率に関して、現行のランプと代替しても問題は無い。
ここで、図46に示す実験結果は、混合ガスにおけるアルゴンガスの分圧比が10[%]の冷陰極蛍光ランプに基づくものであるため、上記組み合わせ範囲の有効性が問題となるとも思われる。そこで、アルゴンガスの分圧比が40[%]の冷陰極蛍光ランプについても、発光効率に関する実験を行った。
実験結果を図49に示す。図49は、先に説明した図45に対応するものである。
図45と図49を比較すると、アルゴンガスの分圧比を10[%](図45)から40[%](図49)に増加させると、封入圧60[Torr]を基準にしたときの発光効率の百分比が、全体的に向上することが分かる。すなわち、アルゴンの分圧比によっても発光効率は変動し、アルゴンの混合量が多いほど(分圧比が高いほど)発光効率も高くなることが、図45および図49から読み取ることができる。
(実施の形態10の補足事項)
(1)ランプ形状について
実施の形態では、ランプ形状を直管状とした(図2)。しかしながら、本発明は、「U」字状、「コ」字状、あるいは、「L」字状をしたランプにも適用可能である。
(実施の形態11)
実施の形態11は、電極の構成材料を工夫することで、低コストでありながら、高い耐スパッタ性を実現するものである。本実施の形態では蛍光ランプとして冷陰極蛍光ランプを例に挙げて説明する。
1.冷陰極蛍光ランプ220の構成
図50を参照しながら本実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプ3220の構成について説明する。図50(a)は、冷陰極蛍光ランプ3220の概略構成を示す一部切欠図である。図50(b)は、ガラスバルブ3305において、蛍光体膜3308が形成された領域を示す模式図である。図50(c)は、電極3306の断面図である。
また、ガラスバルブ3305の内面には蛍光体膜3308が形成されている。蛍光体膜3308は、水銀から放射された紫外線を、それぞれ赤色・緑色・青色に変換する赤色蛍光体・緑色蛍光体・青色蛍光体を含んでいる。
電極3306,3307は同じ形状をしており、図50(c)に示す各部の寸法は、電極長L1=5.5[mm]、外径PO=1.70[mm]、内径Pi=1.50[mm]、肉厚t=0.10[mm]である。
実施の形態1と同様、本実施の形態においても、図50(b)に示すように、ガラスバルブ3305の第1封止部側の、境界部(蛍光体膜3308が存在する領域と不存在の領域との境界)3309から電極3306の根元までの距離b1と、境界部3310から電
極3307の根元までの距離b2とで、b2はb1より長くなっている(b2>b1)。ここ
でいう、電極の根元とは、リード線3302、3304に固着されている電極3306、3307の付け根部分の意味である。
c2とを比べると、c2はc1より長くなっている(c2>c1)。
また、境界部3309から第1封止部側端部までの距離(蛍光体膜の不存在領域の長さ)a1と、境界部310から第2封止部側端部までの距離a2とを比べると、a2はa1より長くなっている(a2>a1)。
a1=8.0[mm]、a2=10.0[mm]、b1=5.0[mm]、b2=7.0[mm]、c1=14.0[mm]、c2=16.0[mm]
2.電極3306の製造方法
次に、電極3306の製造方法について説明する。なお、電極3307も電極3306と同様にして製造されるので、電極3306の製造方法の説明を以って電極3307の製造方法の説明に代える。なお、冷陰極蛍光ランプ3220の製造方法は、図3、図4で説明したものと同様であるから説明を省略する。
次に、切断したインゴット3701をダイス3702に格納し(図51(b))、プレス3703にてインゴット3701を1回〜数回圧縮成形する(図51(c)〜(e))。その後、成形されたインゴット3701をイジェクトバー(図示省略)にてダイス3702から取り出すと、電極3306を得ることができる。
3.耐スパッタ性の評価
次に、本発明に係る電極と酸化イットリウムを添加していないニッケル電極とについて耐スパッタ性を評価したので、その評価結果について説明する。
また、純ニオブ電極のスパッタ量を同様にして求めたところ0.8μgと、本発明に係る電極よりもスパッタ量が小さいことが確認されたが、コストとスパッタ量を共に低減するという本発明の目的に照らせば、本発明の効果はこの結果によって何ら損なわるものではない。
(実施の形態11の補足事項)
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論である。
(2) 上記実施の形態においては、専ら酸化イットリウムを添加する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、酸化イットリウムに加えて、脱酸剤として、シリコン、チタン(Ti)、ストロンチウム(Sr)又はカルシウム(Ca)の何れか1以上を添加してもよい。このようにすれば、電極が酸化するのを防止することができる。
(4) 上記実施の形態においては、専ら冷陰極としてホロー型電極を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、ホロー型電極に代えて棒状の電極を用いても良い。何れの形状の電極を用いても本発明の効果は同じである。
なお、外部電極型放電ランプの形状をスリムに保つためには、内径が1.4[mm]〜7.0[mm]、肉厚が0.2[mm]〜0.6[mm]であることが好ましい。
また、ガラスバルブ3305の横断面は略円形状に限られないのは言うまでもなく、略楕円形状としても良い。
(9) ガラスバルブ3305の形状はコ字型、U字型、或いはL字型であっても良く、ランプの断面形状は円形でも扁平でも良い。扁平の場合、ランプの断面形状が楕円形状でも長円形状でも良い。また、ランプの長さは1500[mm]以下であれば良い。
(実施の形態12)
実施の形態12は、蛍光ランプの使用中における飛散の少ない蛍光ランプ用エミッタ及びそれを用いた高発光効率且つ長寿命の蛍光ランプを提供するものである。
蛍光ランプ4010は、ガラスバルブ4011と、ガラスバルブ4011の内部に配置された一対の電極4012とを備える。
蛍光体膜4013は、例えば、青色蛍光体がユウロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム〔BaMg2Al16O27:Eu2+〕(略号:BAM−B)、緑色蛍光体がセリ
ウム・テルビウム共付活リン酸ランタン〔LaPO4:Ce3+,Tb3+〕(略号:LAP
)及び赤色蛍光体がユウロピウム付活酸化イットリウム〔Y2O3:Eu3+〕(略号:YOX)を含む3波長型の蛍光体を用いると需要の高いRGB表色系のランプ、特に白色ランプとなるので好ましい。但し、蛍光体膜4013の材料は、上記蛍光体に限定されない。
また、金属スリーブ4012aの表面の中心線平均粗さ(Ra)は、1[μm]〜10[μm]が好ましい。この範囲内であれば、エミッタ4012bの脱落の抑制効果が大きくなるからである。
エミッタ4012bは、上記単結晶酸化マグネシウム微粒子とバインダと溶媒とを混合したエミッタ塗布液を、金属スリーブ4012aに塗布した後に熱処理することによって形成できる。上記バインダとしては、例えば、ニトロセルロース、エチルセルロース、ポリエチレンオキシド等が使用できる。また、上記溶媒としては、例えば、酢酸ブチル、化学式CnH2n+1OH(n=1〜4)で表されるアルコール等が使用できる。
(実施の形態12の実施例)
以下、実施の形態12の一例である冷陰極蛍光ランプについて、実施例を用いて具体的に説明する。
実施例1では、前述の実施形態で説明した蛍光ランプ10の一例について説明する。図52を参照して、蛍光ランプ4010は、ニッケルからなる外径(S1)1.7[mm]、内径(S2)1.5[mm]、カップ長(L1)5.5[mm]、基部長(L2)1.5[mm]の金属スリーブ4012aの一端にタングステンからなる外径0.6[mm]の内部リード線4015が挿入され、金属スリーブ4012aの一端が圧潰溶接されて両者が接続されている。
また、ガラスバルブ4011の両端部は、ホウ珪酸ガラスからなるガラスビード4014で封止されており、内部リード線4015は、ガラスビード4014を通ってステンレス鋼製の外部リード線4016に接続されている。一対の電極4012の先端間の距離は330[mm]とした。また、ガラスバルブ4011の内面には蛍光体膜4013を形成し、その内部には水銀とともにアルゴンとネオンとの混合ガスを8[kPa]の圧力になるように封入した。
ム・テ
ルビウム共付活リン酸ランタン〔LaPO4:Ce3+,Tb3+〕(略号:LAP)及び赤
色蛍光体がユウロピウム付活酸化イットリウム〔Y2O3:Eu3+〕(略号:YOX)を、BAM−B:LAP:YOX=4:3:3の重量比で混合した3波長型の蛍光体を用いた。
最初に、金属スリーブ4012aの内面に、エミッタ4012bを以下の方法で形成した。先ず、一次粒子が単結晶体からなり、且つその単結晶体の平均粒径が1[μm]以下である単結晶酸化マグネシウム微粒子を準備した。その後、上記単結晶酸化マグネシウム微粒子10[kg]を、ニトロセルロース(バインダ)と酢酸ブチル(溶媒)との混合溶液(ニトロセルロース1.5[wt%]の酢酸ブチル溶液)20[リットル]に分散させることによって、エミッタ塗布液を調製した。次に、金属スリーブ4012aの内面にこのエミッタ塗布液をスプレー法により塗布し、これを空気中で自然乾燥させた。
続いて、電極4012を、蛍光体膜4013が塗布されたガラスバルブ4011の両端に配置し、一方の電極4012のみを先にアルゴン雰囲気中でガラスビード4014を介して加熱封着した。続いて、ガラスバルブ4011の内部に水銀及びアルゴンとネオンの混合ガスを8kPaになるように導入し、最後に他方の電極4012とガラスバルブ4011とをガラスビード4014を介して加熱封着して、実施例1の蛍光ランプを作製した。
エミッタ4012bを全く形成しなかった金属スリーブ4012aからなる電極4012を用いた以外は、実施例1と同様にして比較例1の蛍光ランプを作製した。
(比較例2)
実施例1で用いた単結晶酸化マグネシウム微粒子に代えて、平均粒径18[μm]の酸化マグネシウム粒子を用いた以外は、実施例1と同様にして比較例2の蛍光ランプを作製した。
実施例1、比較例1及び比較例2の蛍光ランプを用いて、周囲温度25[℃]、ランプ電流4[mArms](実効値)、点灯周波数60[kHz]の条件で高周波点灯回路を用いて点灯させ、ランプ電圧(実効値:Vrms)を測定した。また、同様にしてランプ電流を6[mArms]、8[mArms]、10[mArms]にそれぞれ変更してランプ電圧を測定した。その結果を図58に示す。
<スパッタリング量の測定>
実施例1、比較例1及び比較例2の蛍光ランプを用いて、周囲温度25[℃]、ランプ電流6[mArms]、点灯周波数60kHzの条件で高周波点灯回路を用いて6000[時間]点灯させ、スパッタリング量を測定した。ここで、スパッタリング量とは、冷陰極動作に起因するイオン衝撃によるエミッタ4012b及び金属スリーブ4012aの成分が飛散し、飛散した成分がガラスバルブ4011の内壁に堆積付着した総量をいう。飛散物の採取は、両端の電極4012の周辺のガラスバルブ4011を酸に浸漬して、飛散物を酸に溶解して行った。スパッタリング量は、飛散物を溶解した溶液をICP質量分析法で分析して求めた。
図59から明らかなように、実際例1は、比較例1及び比較例2に比べて、スパッタリング量が少なく、蛍光ランプの長寿命化を図ることができる。なお、実施例1及び比較例2のスパッタリング量には、エミッタ4012bの飛散によるMgO成分と、金属スリーブ4012aの飛散によるNi成分とが含まれ、比較例1のスパッタリング量には、金属スリーブ4012aの飛散によるNi成分のみが含まれると考えられる。
<実施の形態1〜12の補足>
1.蛍光体層の組成について>
以上、実施の形態1〜12について説明したが、蛍光体層は上記で説明したものに限定されず、蛍光体層の材料として特に次に示す材料を用いることが可能である。
例えば、近年、液晶カラーテレビの大型化に伴って、バックライトユニットの開口を塞ぐ拡散板に寸法安定性の良いポリカーボネートが使用されるようになっている。このポリカーボネートは、水銀が発する313[nm]の波長の紫外線により劣化しやすい。このような場合には、波長313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体を利用すると良い。なお、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体としては、以下のものがある。
ユウロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム〔Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17〕又は〔Ba1-x-ySrxEuyMg2-zMnzAl16O27〕
ここで、x,y,zはそれぞれ0≦x≦0.4、 0.07≦y≦0.25、 0≦z<0.1なる条件を満たす数であることが好ましい。
M−B)や、ユウロピウム付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム〔(Ba,Sr)Mg2Al16O27:Eu2+〕、〔(Ba,Sr)MgAl10O17:Eu2+〕
(略号:SBAM−B)等がある。
・マンガン不活マグネシウムガレート〔MgGa2O4:Mn2+〕(略号:MGM)
・マンガン付活アルミン酸セリウム・マグネシウム・亜鉛〔Ce(Mg,Zn)Al11O19:Mn2+〕(略号:CMZ)
・テルビウム付活アルミン酸セリウム・マグネシウム〔CeMgAl11O19:Tb3+〕(略号:CAT)
・ユウロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム〔Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17〕又は〔Ba1-x-ySrxEuyMg2-zM
nzAl16O27〕
ここで、x,y,zはそれぞれ0≦x≦0.4、 0.07≦y≦0.25、 0.1≦z≦0.6なる条件を満たす数であり、zは0.4≦x≦0.5であることが好ましい。
・ユウロピウム付活リン・バナジン酸イットリウム〔Y(P,V)O4:Eu3+〕(略号:YPV)
・ユウロピウム付活バナジン酸イットリウム〔YVO4:Eu3+〕(略号:YVO)
・ユウロピウム付活イットリウムオキシサルファイド〔Y2O2S:Eu3+〕(略号:YOS)
・マンガン付活フッ化ゲルマン酸マグネシウム〔3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+〕(略号:MFG)
・ジスプロシウム付活バナジン酸イットリウム〔YVO4:Dy3+〕(赤と緑の2成分発光蛍光体であり、略号:YDS)
なお、一種類の発光色に対して、異なる化合物の蛍光体を混合して用いても良い。例えば、青色にBAM−B(313[nm]を吸収する。)のみ、緑色にLAP(313[nm]を吸収しない。)とBAM−G(313[nm]を吸収する。)、赤色にYOX(313[nm]を吸収しない。)とYVO(313[nm]を吸収する。)の蛍光体を用いても良い。このような場合は、前述のように波長313[nm]を吸収する蛍光体が、総重量組成比率で50[%]より大きくなるように調整することで、紫外線がガラス管外に漏れ出ることをほとんど防止できる。したがって、313nmの紫外線を吸収する蛍光体を含む場合には、上記のバックライトユニットの開口を塞ぐポリカーボネート(PC)からなる拡散板等の紫外線による劣化が抑制され、バックライトユニットとしての特性を長時間維持することができる。
液晶カラーテレビで代表される液晶表示装置では、近年における高画質化の一環としてなされる高色再現化に伴い、当該液晶表示装置のバックライトユニットの光源として用いられる冷陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプにおいて、再現可能な色度範囲の拡大化の要請がある。
(a)青色
・ユウロピウム付活ストロンチウム・クロロアパタイト〔Sr10(PO4)6Cl2:E
u2+〕(略号:SCA)、色度座標:x=0.151、y=0.065
上記以外に、ユウロピウム付活ストロンチウム・カルシウム・バリウム・クロロアパタイト〔(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+〕(略号:SBCA)も使用でき、上記波長313[nm]の紫外線も吸収できるSBAM−Bも高色再現用に使用できる。
・BAM−G、色度座標:x=0.139、y=0.574
・CMZ、色度座標:x=0.164、y=0.722
・CAT、色度座標:x=0.267、y=0.663
なお、これらは上述したように、波長313[nm]の紫外線も吸収でき、また、ここで説明した3つの蛍光体粒子以外にも、MGMも高色再現用に使用することもできる。
・YOS、色度座標:x=0.651、y=0.344
・YPV、色度座標:x=0.658、y=0.333
・MFG、色度座標:x=0.711、y=0.287
なお、これらは上述したように、波長313[nm]の紫外線も吸収でき、また、ここで説明した3つの蛍光体粒子以外にも、YVO、YDSも高色再現用に使用することもできる。
さらに、赤、緑、青の各色を発光させるために用いる蛍光体は各波長につき1種類に限らず、複数種類を組み合わせて用いることとしても良い。
2.ガラスバルブの材料について
図2を参照しながら、ガラスバルブの材料について補足説明する。
ガラスバルブ26の材料はホウケイ酸ガラスに限らず、鉛ガラス、鉛フリーガラス、ソーダガラス等を用いてもよい。この場合に、暗黒始動性が改善できる。すなわち、上記したようなガラスは、酸化ナトリウム(Na2O)に代表されるアルカリ金属酸化物を多く
含み、例えば、酸化ナトリウムの場合はナトリウム(Na)成分が時間の経過とともにガラス管内面に溶出する。ナトリウムは電気陰性度が低いため、(保護膜の形成されていない)ガラス管内側端部に溶出したナトリウムが、暗黒始動性の向上に寄与するものと思われるからである。
例えば、アルカリ金属酸化物が酸化ナトリウムの場合、その含有率は、5[mol%]以上20[mol%]以下が好ましい。5[mol%]未満であると暗黒始動時間が1[秒]を超える確率が高くなり(換言すると、5[mol%]以上であれば暗黒始動時間が1[秒]以内になる確率が高くなる)、20[mol%]を超えると、長時間の使用によりガラス管が白色化して輝度の低下を招いたり、ガラス管の強度が低下したりするなどの問題が生じるからである。
また、ガラスに遷移金属の酸化物をその種類によって所定量をドープすることにより254[nm]や313[nm]の紫外線を吸収することができる。具体的には、例えば酸化チタン(TiO2)の場合は、組成比率0.05[mol%]以上ドープすることによ
り254[nm]の紫外線を吸収し、組成比率2[mol%]以上ドープすることにより313[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化チタンを組成比率5.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまうため、組成比率0.05[mol%]以上5.0[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。
することにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化セリウムを組成比率0.5[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが着色してしまうため、酸化セリウムを組成比率0.05[mol%]以上0.5[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。なお、酸化セリウムに加えて酸化スズ(SnO)をドープすることにより、酸化セリウムによるガラスの着色を抑えることができるため、酸化セリウムを組成比率5.0[mol%]以下までドープすることができる。この場合、酸化セリウムを組成比率0.5[mol%]以上ドープすれば313[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、この場合においても酸化セリウムを組成比率が5.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまう。
[数式1]X=(log(a/b))/t
a:3840[cm-1]付近の極小点の透過率[%]
b:3560[cm-1]付近の極小点の透過率[%]
t:ガラスの厚み
なお、ガラスの熱膨張係数を調節することにより、ランプ20(図2参照。)のリード線22,24との封着強度を高めることができる。例えば、リード線22,24がタングステン(W)製の場合には、36×10−7[K-1]〜45×10−7[K-1]とすることが好ましい。この場合、ガラス中のアルカリ金属成分およびアルカリ土類金属成分の合計を4[mol%]〜10[mol%]とすることでガラスの熱膨張係数を上記の範囲とすることができる。
また、リード線22,24がジュメット製の場合には94×10-7[K-1]近傍とすることが好ましい。この場合、ガラス中のアルカリ金属成分およびアルカリ土類金属成分の合計を20[mol%]〜30[mol%]とすることでガラスの熱膨張係数を上記の値とすることができる。
次に、本発明の蛍光ランプを用いた表示装置について説明する。図60は、本発明の蛍光ランプを用いた表示装置4101、例えば液晶テレビの概要を示している。
図60に示す表示装置4101は、例えば、32インチの液晶テレビであり、液晶画面ユニット4103とバックライトユニット(蛍光ランプユニット)1とを備える。図60で示すバックライトユニット1は、図1で説明したバックライトユニット1と縦横比が若干異なるものの基本的には同様な構成であるので同じ符号を付して説明を省略する。
図61は、冷陰極蛍光ランプ20を点灯させるための点灯装置100の構成を示すブロック図である。なお、図61では、冷陰極蛍光ランプ20を一つしか図示していないが、点灯装置100には、複数本の冷陰極蛍光ランプ20が並列接続されている。また、各冷陰極蛍光ランプ20の一方のリード線は、冷陰極蛍光ランプ20毎に設けられたバラストコンデンサ80を介して、点灯装置100に電気的に接続されている。このバラストコンデンサ80により、後述する一台の電子安定器(インバータ)4104で、複数の冷陰極蛍光ランプ20を並列点灯させることができる。
DC電源回路102は、商用交流電源(100V)から直流電圧を生成し、電子安定器4104に給電する。DC/DCコンバータ106は、前記直流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換して、DC/ACインバータ108に供給する。DC/ACインバータ108は、所定の周波数の交流矩形電流を生成して、高電圧発生回路110に送る。高電圧発生回路110はトランス(不図示)を含んでおり、高電圧発発生回路110で発生した高電圧は、冷陰極蛍光ランプ20に印加される。
20 蛍光ランプ
26,26a,26b ガラスバルブ
32 蛍光体膜
33 蛍光体膜(識別用マーク)
34,36 境界部
70a,70b,70c,71,72 識別用マーク
Claims (13)
- 第1の端部に第1の長さで蛍光体層不存在領域を有し、第2の端部に第2の長さで蛍光体層不存在領域を有し、第1の端部側と第2の端部側とで発光特性が異なる複数本の熱陰極蛍光ランプを準備する準備ステップと、
少なくとも一方の端部の蛍光体層不存在領域の長さをセンサを用いて検出する検出ステップと、
検出の結果を用いて、第1の長さを有した第1の端部と第2の長さを有した第2の端部とが交互に同じ側に並ぶように、筐体内に設置する設置ステップと、
を含むことを特徴とする直下方式のバックライトユニットの製造方法。 - 前記検出ステップでは、前記蛍光体層不存在領域と蛍光体層存在領域との境界を基準とし、当該境界から前記熱陰極蛍光ランプの構成部品の所定位置との距離をセンサを用いて検出することを特徴とする請求項1に記載の直下方式のバックライトユニットの製造方法。
- 前記熱陰極蛍光ランプは、さらに、前記両端部の内側に配設された一対の電極を有しており、
前記検出ステップでは、前記境界から前記一対の電極うちの少なくとも一方の電極の根元までの距離をセンサを用いて検出することを特徴とする請求項2に記載の直下方式のバックライトユニットの製造方法。 - 前記熱陰極蛍光ランプは、さらに、前記両端部から外部へ向けて導出されたリード線を有しており、前記検出ステップでは、前記境界から前記リード線の外側先端までの距離をセンサを用いて検出することを特徴とする請求項2に記載の直下方式のバックライトユニットの製造方法。
- ガラスバルブと、前記ガラスバルブの両端部を除いた内面に形成された蛍光体層とを有する熱陰極蛍光ランプであって、ガラスバルブの一端部から延びる蛍光体層不存在領域の長さと、ガラスバルブの他端部から延びる蛍光体層不存在領域の長さとが、センサにより識別できる程度に異なることを特徴とする熱陰極蛍光ランプ。
- 前記ガラスバルブの蛍光体層不存在領域における外周または内周に、長手方向の向きに関する識別用マークが設けられていることを特徴とする請求項5に記載の熱陰極蛍光ランプ。
- 前記識別用マークは、ガラスバルブ外周の蛍光体層不存在領域に相当する位置に複数設けられており、
複数の識別マークは、ガラスバルブの長手方向における位置が互いに略等しいと共に、ガラスバルブの周回方向に関わらず一の方向からマークが見えるように、当該周回方向に互いに間隔を空けた位置に設けられていることを特徴とする請求項6に記載の熱陰極蛍光ランプ。 - 前記ガラスバルブの一端部から延びる蛍光体層不存在領域の長さと、前記ガラスバルブの他端部から延びる蛍光体層不存在領域の長さとの差が、2[mm]以上であることを特徴とする請求項5に記載の熱陰極蛍光ランプ。
- 前記ガラスバルブは、その両端部が圧潰されており、
少なくとも一方の当該圧潰端部には、内部電極への電力供給路として機能する導入線と、外方端部が封止された給排気管とが挿通され、
さらに、前記導入線と電気的に接続され、前記圧潰端部以外の部分あるいは前記給排気管に取着されている口金を備えることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の熱陰極蛍光ランプ。 - 前記口金は、スリーブ状であって、前記ガラスバルブのうち前記圧潰端部以外の未圧潰部分に取着されていることを特徴とする請求項9に記載の熱陰極蛍光ランプ。
- 前記給排気管は前記圧潰端部から前記ガラスバルブ外方に向けて延出されており、前記口金は当該延出部に取着されていることを特徴とする請求項9に記載の熱陰極蛍光ランプ。
- 筐体内に、請求項5〜11のいずれか1項に記載の熱陰極蛍光ランプを備えることを特徴とするバックライトユニット。
- 請求項12に記載のバックライトユニットを備えることを特徴とする液晶表示装置。
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