JPH0945284A - 蛍光ランプ、光源装置、液晶表示装置および読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 一方向に効率よく光出力を取り出すことがで
き、高品質な画像の表示，形成が可能な、小形，軽量で
発光効率の高い蛍光ランプ、光源装置およびこの光源装
置を応用した液晶表示装置，読取り装置の提供。 【解決手段】 中空部２内径が外径の 1/2以下で、かつ
放電媒体が封入された管形透光性バルブ１と；中空部の
内壁面に設けられた蛍光体層３と、中空部の両端部にそ
れぞれ配設された一対の放電電極（図示省略）と、要す
れば、ガラスバルブの軸方向に所定幅の光放射部を形成
するように外周面へ配置された反射体４とを有する。又
バルブ管軸方向に直交する断面の中心から中空部が偏心
し、かつ放電媒体を中空部に封入する管形透光性バルブ
と、管形透光性バルブの肉薄領域外周面へ配置された反
射体とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蛍光ランプ、この蛍
光ランプの応用に係り、さらに詳しくは帯状に集光し
て、発光を効率よく利用できる蛍光ランプ、光源装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶バックライト用光源、もし
くは複写機などの画像読取りスキャナー用光源として、
冷陰極蛍光ランプ（冷陰極低圧放電灯）が一般的に使用
されている。すなわち、内壁面に紫外線による刺激で発
光する蛍光体層が設けられ、かつアルゴンもしくはネオ
ンなどの希ガスおよび水銀を封有するガラスバルブと、
このガラスバルブの両端部にそれぞれ封装された一対の
冷陰極とで構成されている。ここで、ガラスバルブは、
外径 5〜10mm程度で，内径が外径の90％以上の断面がほ
ぼ真円である。

【０００３】ところで、この種の冷陰極蛍光ランプは、
導入線を介して各冷陰極に通電することによって発生し
た初期プラズマ中のイオンにより、各冷陰極から二次電
子が放出され、ガラス管（中空部もしくは放電空間）内
で放電が開始する。そして、この放電開始に伴う放電エ
ネルギーで励起された水銀原子の共鳴遷移によって、18
5nm， 254nmの紫外線を発生（放射）し、この紫外線が
ガラスバルブ内壁面の蛍光体膜を励起し、可視光に変換
されて蛍光ランプとして機能する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記液晶バックライト
用光源や、スキャナー用光源などとしての蛍光ランプに
関しては、市場の動向として、たとえばバックライトユ
ニットの薄型，軽量，高輝度が重要視され、このような
動向に伴い、組み込む光源（ランプ）についても、より
一層の軽量化，小形化，高発光効率化が望まれる。たと
えば、発光効率もしくは放射発光は、鮮明なコントラス
ト付けや鮮鋭な画像化など高品質化のうえで、重要なフ
ァクターをなしている。

【０００５】しかしながら、従来の蛍光ランプを光源と
して、一方向にのみ光を集光放射する用途、たとえば画
像読取り用のスキャナーの場合、反対側に反射板を配置
・設定して、一方向に光を集光放射しようとしても、反
射板で反射した光が蛍光ランプで吸収されるので、結果
的に全光出力を一方向に集光放射することができない。
つまり、液晶バックライト用光源、もしくはスキャナー
用光源など、小形・軽量化によって、これらを組み込む
装置全体のコンパクト化とともに、光源の発光の効率的
な利用、換言すると全光出力のアップによって高機能・
高品質化を図らうとしても、実現困難な状況にある。

【０００６】したがって、本発明は一方向に効率よく光
出力を取り出すことができ、高品質な画像の表示，形成
が可能な、小形，軽量で発光効率の高い蛍光ランプ、光
源装置およびこの光源装置を応用した液晶表示装置，読
取り装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、中空
部内径が外径の 1/2以下で、かつ放電媒体が封入された
管形透光性バルブと；前記中空部の内壁面に設けられた
蛍光体層と；前記バルブの両端部に配設された一対の放
電電極とを有することを特徴とする蛍光ランプである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の蛍光ラ
ンプにおいて、バルブ外周面の一部に配設された反射体
を有することを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１もしくは請求
項２記載の蛍光ランプにおいて、バルブの管軸方向に直
交する断面の中心から中空部が偏心していることを特徴
とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３いずれか１記載の蛍光ランプにおいて、バルブの管軸
方向に直交する断面の一方の半円部凸部を形成したこと
を特徴とする。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４いずれか１記載の蛍光ランプにおいて、放電媒体がキ
セノンを含む希ガスであることを特徴とする。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５いずれか１記載の蛍光ランプにおいて、放電媒体が水
銀および希ガスからなることを特徴とする。

【００１３】請求項７の発明は、請求項２ないし請求項
６いずれか１記載の蛍光ランプと；前記蛍光ランプを装
着する器具本体とを有することを特徴とする光源装置で
ある。 請求項８の発明は、請求項２ないし請求項６い
ずれか１記載の蛍光ランプを光源として備えたバックラ
イトユニットと；前記バックライトユニットの光放射面
側に配置された液晶ディスプレイユニットとを有するこ
とを特徴とする液晶表示装置である。

【００１４】請求項９の発明は、請求項２ないし請求項
６いずれか１記載の蛍光ランプを読取り装置の露光ユニ
ット部の光源としたことを特徴とする読取り装置であ
る。

【００１５】本発明に係る蛍光ランプは、たとえばガラ
スバルブなど管形の透光性バルブを備え、その中空部
（放電空間）に放電媒体を封入した構成を採っている。
ここで放電媒体は希ガスもしくは希ガス−水銀系であ
り、希ガスとしては、アルゴン，ネオン，キセノン，ク
リプトンなど挙げられるが、キセノンもしくはキセノン
を含む混合系が好ましい。すなわち、発光管温度が比較
的低く、水銀蒸気圧が不足のときでも、温度依存性のな
いキセノンの紫外線放射で水銀蒸気圧不足を補うことが
できるからである。

【００１６】本発明においては、一般的に、バルブ中空
部（放電空間）両端部に一対の放電電極を封装した構成
を採るが、外部電極による放電発光の方式を採ることも
できる。なお、バルブ中空部内に封装する放電電極は、
たとえばニッケルスリーブに水銀合金およびエミッター
成分を担持した構成の冷陰極が一般的であるが、熱陰極
であっても支障はない。

【００１７】また、本発明において、バルブの管軸方向
に直交する断面の中心から中空部が偏心する透光性バル
ブ、もしくはバルブの管軸方向に直交する断面の一方の
半円部に凸状部を形成した透光性バルブは、たとえばガ
ラスバルブ（ガラス管）の製造工程で、溶融ガラスの押
し出しノズルの構造を適宜選択することにより、あるい
はガラス管化過程で、管軸にう沿って部分的な加圧を施
すことにより製造できる。そして、この場合は、中空部
が中心軸よりも偏っている側の外周面を二次曲線を描く
形態に選択することが望ましい。

【００１８】さらに、本発明において、バルブ中空部
（放電空間）の非光放射面領域に反射体を配置する構成
を採る場合、非光放射面領域面に、反射体を一体的に装
着・配置する構成を採ってもよいし、あるいは着脱自在
型に装着・配置する構成を採ってもよい。

【００１９】請求項１の発明では、放電・発光を行うバ
ルブ中空部が肉厚に形成されている。すなわち、中空部
の内径は外径の 1/2（50％）以下と比較的肉厚に設定
し、放射された発光が中空部に再び吸収されない構成を
採っているため、結果的に一方向に効率よく発光が取り
出される。

【００２０】請求項２の発明では、放電・発光を行うバ
ルブ中空部が肉厚に形成され、かつ一方向に発光が取り
出されるように反射体が設置されてい。すなわち、中空
部の内径は外径の 1/2（50％）以下と比較的肉厚に設定
し、放射されかつ反射体で反射した発光は、中空部に再
び吸収されないため、結果的に一方向に効率よく発光が
取り出される。

【００２１】請求項３の発明では、バルブの中空部が偏
心し、その中空部は中心軸を挟んで半円部にレンズ的な
作用を付与した構成を採っている。すなわち、放電蛍光
ランプの片側は肉厚化にり、一方向への集光作用を呈す
るので、発光を効率よく一定方向に取り出すことができ
る。

【００２２】請求項４の発明では、バルブの中空部中心
軸に対して一方の断面半円部に凸状部を形成して、レン
ズ的な作用を呈する構成を採っている。すなわち、放電
蛍光ランプの片側は肉厚化により、一方向への集光作用
を呈するので、発光を効率よく一定方向に取り出すこと
ができる。

【００２３】請求項５の発明では、発光を行う中空部の
放電媒体が、紫外線を放射するキセノンを含む希ガスで
あるため、水銀による紫外線が補充される形となるた
め、比較的低温であっても、所要の放電発光が容易に行
われ、前記請求項１ないし請求項４記載のいずれかの蛍
光ランプにおける作用がさらに助長される。

【００２４】請求項６の発明では、発光を行う中空部の
放電媒体が、紫外線を放射する水銀および希ガス系であ
るため、所要の放電発光が容易に行われ、前記請求項１
ないし請求項５記載のいずれかの蛍光ランプにおける作
用がさらに助長される。

【００２５】請求項７の発明では、前記のような作用を
それぞれ呈する蛍光ランプを光源として装着しているた
め、一方向に高効率の光放射・出力を行う光源装置とし
て機能する。

【００２６】請求項８の発明では、前記請求項２ないし
請求項６いずれか１記載の蛍光ランプを、バックライト
ユニットの光源として備えたことにより、液晶ディスプ
レイが高光出力出照射されるので品質良好な画像表示が
行われる。

【００２７】請求項９の発明では、前記請求項２ないし
請求項６いずれか１記載の蛍光ランプを、読取り装置の
露光ユニット部の光源としたことにより、文字・画像な
ど確実な読取りが可能となって、高品質な画像など容易
に得られる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に添付図を参照して本発明の実
施例を説明する。

【００２９】実施例１ 図１ (a)， (b)は、この実施例に係る蛍光ランプの異な
る要部構成例を、それぞれ縦断面的に示したものであ
る。

【００３０】図１ (a)において、１はバルブ軸方向に伸
びる中空部２内径が外径の 1/2以下で、かつ放電媒体を
バルブ中空部２に封入（封有）しているガラスバルブ、
３は前記中空部２の内壁面に設けられた蛍光体層であ
る。また、４は前記ガラスバルブ１の軸方向に所定幅の
光放射部５を形成するように外周面へ一体的に配置され
たたとえばアルミ蒸着膜からなる反射体であり、前記中
空部２の両端部には一対の冷陰極（図示省略）がそれぞ
れ封装された構成を採っている。

【００３１】さらに具体的に説明すると、たとえば全長
が 220mm，外径が10mm， 5mmもしくは 3mmで、放電発光
が行われるガラス中空部２の内径が、前記外径の 1/2以
下に設定され、かつその内壁面に紫外線による刺激で発
光する蛍光体層３が設けられている。また、前記ガラス
中空部２内には放電媒体としてアルゴンガスが80torr封
入され、両端部に水銀合金を内蔵した一対の冷陰極（図
示省略）が配設（封装）された構成を採った入力電力
2.5 W型である。

【００３２】前記構成の蛍光ランプについて、所要の電
力を入力して放電発光を行って、光放射部５からの前面
照度を、それぞれ測定・評価した結果を図２に示す。図
２において、縦軸は相対照度（任意単位）、横軸はバル
ブ中空部２の内径／外径比（％）で曲線Ａは外径が10mm
の場合、曲線Ｂは外径が 5mmの場合、曲線Ｃは外径が 3
mmの場合をそれぞれ示し、バルブ中空部２の内径／外径
比50％以下に設定すると、従来の放電蛍光ランプに比べ
て少なくとも20％照度が向上する。

【００３３】なお、上記構成において、反射体４を一体
的に配置する代りに、図１ (b)に示すように、バルブ中
空部２の外周面に反射体４を着脱自在に配置する構成を
採っても同様の結果が得られた。また、上記のように反
射体を配置しなくとも、従来の放電蛍光ランプに比べて
照度が向上する。

【００３４】実施例２ 図３ (a)， (b)この実施例に係る蛍光ランプの異なる要
部構成例を、それぞれ縦断面的に示したものである。

【００３５】図３ (a)において、１′はバルブ管軸方向
に直交する断面の中心から中空部２が偏心し、かつ放電
媒体をバルブ中空部２に封入しているガラスバルブ、３
は前記中空部２の内壁面に設けられた蛍光体層である。
また、４は前記ガラスバルブ１′の軸方向に所定幅の光
放射部５を形成するように外周面へ一体的に配置された
たとえばアルミ蒸着膜からなる反射体であり、前記中空
部２の両端部には一対の冷陰極（図示省略）がそれぞれ
封装された構成を採っている。

【００３６】さらに具体的に説明すると、たとえば全長
が 220mm，長外径が 5mm，短外径が3mmのほぼ楕円形
で、放電発光が行われるガラス中空部２の内径が 1.2mm
に設定され、かつその内壁面に紫外線による刺激で発光
する蛍光体層３が設けられている。また、前記ガラス中
空部２内には放電媒体としてアルゴンガスが80torr封入
され、両端部に水銀合金を内蔵した一対の冷陰極（図示
省略）が配設（封装）された構成を採った入力電力 2.5
W型である。

【００３７】上記構成の蛍光ランプの場合、ガラス中空
部２で放電発光し、反射体４で反射した光および前面側
に放射された光は、光放射部５面でのいわゆるプリズム
作用によって、一方向に平行光として集光放射される。
したがって、たとえば液晶ディスプレイなどのサイドラ
イト方式用光源、あるいはOA機器類のスキャナ読取りシ
ステムの光源などとして有効である。

【００３８】なお、上記構成において、反射体４を一体
的に配置する代りに、図３ (b)に示すように、バルブ中
空部２の外周面に反射体４を着脱自在に配置する構成を
採っても同様の結果が得られた。また、上記のように反
射体を配置しなくとも、従来の放電蛍光ランプに比べて
照度が向上する。

【００３９】次に、この実施例に係る蛍光ランプの応用
例を説明する。

【００４０】図４は、前記構成の蛍光ランプを、対応す
る電源端子など備えた器具本体（図示省略）に組み込
み、さらに、サイドライト方式のバックライト化した構
成例を斜視的に示したものである。図４において、６は
蛍光ランプ6aを装着した光源装置、７は前記光源装置６
の蛍光ランプ6aから、平行光として一方向に集光放射さ
れた光を導光・拡散放出する光拡散板である。

【００４１】図５は、前記サイドライト方式のバックラ
イトユニット８を液晶ディスプレイユニット９と組み合
わせ、液晶表示装置とたときの概略構成例を側面的に示
したものである。

【００４２】さらに、上記構成の蛍光ランプを、両端側
に電気的な接続装着部を備えた照明器具本体にに組み込
み、複写機用の読取り光源部を作成した。そして、この
複写機用の読取り光源部を、図６に要部構成の概略を断
面的に示すごとく、複写機の原稿読取り部に装着し、複
写機としての機能評価を行った。図６において、10は露
光用ユニットで、前記読取り光源部11、原稿台ガラス1
2, 反射鏡13など構成されている。また、14は前記反射
鏡13で反射導光される光を集光する指定レンズユニッ
ト、15は指定レンズユニット14からの光を受ける受光
器、16は指定レンズユニット14および受光器15を内装す
る暗室である。

【００４３】そして、前記構成の複写装置においては、
露光光源の発光効率の高さによって、高品質で信頼性の
高い複写を行うことができた。なお、前記構成の露光用
ユニット10を電送装置（ファクシミリ）の原稿読取り光
源として装着した場合も、光源の発光効率の高さによっ
て、高品質で信頼性の高い電送を行うことができた。

【００４４】実施例３ 図７ (a)において、１″はバルブ管軸方向に直交する断
面の一方の半円部に凸状部を形成し、かつ放電媒体とし
て希ガスをバルブ中空部２に封入したガラスバルブ、３
は前記中空部２の内壁面に設けられた蛍光体層である。
また、４は前記ガラスバルブ１の軸方向に所定幅の光放
射部５を形成するように外周面へ一体的に配置されたた
とえばアルミ蒸着膜からなる反射体であり、前記中空部
２の両端部には一対の冷陰極（図示省略）がそれぞれ封
装された構成を採っている。

【００４５】さらに具体的に説明すると、たとえば全長
が 220mm，長外径が 6.5mm，短外径が 3mmのほぼ楕円形
で、放電発光が行われるガラス中空部２の内径が 1.2mm
に設定され、かつその内壁面に紫外線による刺激で発光
する蛍光体層３が設けられている。また、前記ガラス中
空部２内には放電媒体としてアルゴンガスが80torr封入
され、両端部に水銀合金を内蔵した一対の冷陰極（図示
省略）が封装された構成を採った入力電力 2.5 W型であ
る。

【００４６】上記構成の放電蛍光ランプの場合、ガラス
中空部２で放電発光し、反射体４で反射した光および前
面側に放射された光は、光放射部５面でのいわゆるプリ
ズム作用によって、一方向に平行光として集光放射され
る。したがって、たとえば液晶ディスプレイなどのサイ
ドライト方式用光源、あるいはOA機器類のスキャナ読取
りシステムの光源などとして有効である。

【００４７】なお、上記構成において、反射体４を一体
的に配置する代りに、図７ (b)に示すように、バルブ中
空部２の外周面に反射体４を着脱自在に配置する構成を
採っても同様の結果が得られた。また、上記のように反
射体を配置しなくとも、従来の放電蛍光ランプに比べて
照度が向上する。

【００４８】本発明は上記実施例に限定されるものでな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採
ることができる。たとえば、上記では放電蛍光ランプと
して、冷陰極型を例示したが熱陰極型としてもよいし、
また、希ガスとしてアルゴンを封有した構成を示した
が、たとえばアルゴン−キセノンもしくはアルゴン−ネ
オンの混合系であってもよい。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明でによれば、中空部で放
射発光した光が、中空部に再び吸収されない構成を採っ
ているため、一方向に効率よく発光を取り出すこが可能
となり、発光効率の高い蛍光ランプが提供される。

【００５０】請求項２の発明によれば、中空部で放射発
光し、かつ反射体で反射した光も中空部に再び吸収され
ずに一方向に効率よく発光が取り出すことができ、発光
効率の高い蛍光ランプが提供される。

【００５１】請求項３の発明によれば、バルブの中空部
自体の一方向への集光作用により、発光を効率よく一定
方向に取り出すことができ、発光効率の高い蛍光ランプ
が提供される。

【００５２】請求項４の発明によれば、バルブの中空部
自体の一方向への集光作用により、発光を効率よく一定
方向に取り出すことができ、発光効率の高い蛍光ランプ
が提供される。

【００５３】請求項５の発明によれば、放電発光を行う
中空部に放電媒体としてキセノンが封入されているた
め、水銀の励起による紫外線が補充される形となって、
前記請求項１ないし請求項４いずれか１記載蛍光ランプ
は、比較的低温であっても、所要の放電発光が容易に行
われ、より信頼性の高い機能を呈する。

【００５４】請求項６の発明によれば、放電発光を行う
中空部に放電媒体として希ガスおよび水銀が封入されて
いるため、水銀の励起による紫外線が容易になって、前
記請求項１ないし請求項５いずれか１記載蛍光ランプ
は、所要の放電発光が容易に行われ、より信頼性の高い
機能を呈する。

【００５５】請求項７の発明によれば、前記のような作
用・効果を呈する蛍光ランプを光源とするため、一方向
に高効率の光放射・出力を行う光源装置を提供できる。

【００５６】請求項８の発明によれば、前記光出力の高
い蛍光ランプを、バックライトとしたことにより、品質
良好な画像表示が可能な液晶表示装置が提供できる。

【００５７】請求項９の発明によれば、前記前記光出力
の高い蛍光ランプを、露光光源としたことにより、文字
・画像など確実に読取られ、高品質な画像など容易に得
られる読取り装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)， (b)は第１実施例の互いに異なる蛍光ラ
ンプの要部構成を示す断面図。

【図２】第１実施例の蛍光ランプにおいて、バルブ中空
部の外径／内径比と相対照度の関係例を示す特性図。

【図３】(a)， (b)は第２実施例の互いに異なる蛍光ラ
ンプの要部構成を示す断面図。

【図４】第２実施例の蛍光ランプを応用したサイドライ
ト方式の照明装置の要部構成を示す斜視図。

【図５】第２実施例の蛍光ランプをバックライト光源と
した液晶表示装置の概略構成を示す側面図。

【図６】第２実施例の蛍光ランプを露光光源とした読取
り装置の概略構成を示す断面図。

【図７】(a)， (b)は第３実施例の互いに異なる蛍光ラ
ンプの要部構成を示す断面図。

【符号の説明】

１，１′，１″……透光性バルブ（ガラスバルブ） ２……中空部（放電空間） ３……蛍光体層 ４……反射体 ５……光放射部 ６……光源装置 6a……蛍光ランプ ７……光拡散板 ８……バックライトユニット ９……液晶ディスプレイユニット 10……露光用ユニット 11……読取り光源部 12……原稿台ガラス 13……反射鏡 14……指定レンズユニット 15……受光器 16……暗室

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空部内径が外径の 1/2以下で、かつ放
   電媒体が封入された管形透光性バルブと；前記中空部の
   内壁面に設けられた蛍光体層と；前記バルブの両端部に
   配設された一対の放電電極と；を有することを特徴とす
   る蛍光ランプ。
2. 【請求項２】 バルブ外周面の一部に配設された反射体
   を有することを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
3. 【請求項３】 バルブの管軸方向に直交する断面の中心
   から中空部が偏心していることを特徴とする請求項１も
   しくは請求項２記載の蛍光ランプ。
4. 【請求項４】 バルブの管軸方向に直交する断面の一方
   の半円部凸部を形成したことを特徴とする請求項１ない
   し請求項３いずれか１記載の蛍光ランプ。
5. 【請求項５】 放電媒体がキセノンを含む希ガスである
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか１記
   載の蛍光ランプ。
6. 【請求項６】 放電媒体が水銀および希ガスからなるこ
   とを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか１記載
   の蛍光ランプ。
7. 【請求項７】 請求項２ないし請求項６いずれか１記載
   の蛍光ランプと；前記蛍光ランプを装着する器具本体
   と；を有することを特徴とする光源装置。
8. 【請求項８】 請求項２ないし請求項６いずれか１記載
   の蛍光ランプを光源として備えたバックライトユニット
   と；前記バックライトユニットの光放射面側に配置され
   た液晶ディスプレイユニットと；を有することを特徴と
   する液晶表示装置。
9. 【請求項９】 請求項２ないし請求項６いずれか１記載
   の蛍光ランプを読取り装置の露光ユニット部の光源とし
   たことを特徴とする読取り装置。