WO2007032319A1 - 熱陰極型放電ランプ、ランプユニット、および表示装置 - Google Patents

熱陰極型放電ランプ、ランプユニット、および表示装置 Download PDF

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krypton
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partial pressure
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Shiro Iida
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133604—Direct backlight with lamps

Definitions

  • the present invention relates to a hot cathode discharge lamp, a lamp unit including the hot cathode discharge lamp as a light source, and a display device.
  • a cold cathode discharge lamp is mainly used as a light source of a backlight unit of a liquid crystal display. Since the cold cathode discharge lamp is suitable for small diameter lamps, it is suitable as a light source for a backlight unit that is required to be thin.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 56-73855
  • the hot cathode discharge lamp has a problem that the lamp life is shorter than that of the cold cathode discharge lamp, and is unsuitable for use as a light source of the backlight unit.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a hot cathode discharge lamp, a lamp unit, and a display device that have a long lifetime.
  • the present inventor has intensively studied to extend the life of a hot cathode discharge lamp for a backlight unit.
  • the inventors of the present invention have focused on the fact that the life is increased when the partial pressure ratio of krypton is increased as a rare gas for buffering.
  • the lamp output decreases as the amount of krypton enclosed increases, so the krypton partial pressure ratio is about 15%. The limit was the degree.
  • the present inventors have found that the problem that the lamp output decreases when the krypton partial pressure ratio is increased occurs when the hot cathode discharge lamp is lit in an ambient temperature. It has been found that there is no problem of a decrease in lamp output when it is placed in the light unit housing and lit in an atmosphere of about 50 ° C to 70 ° C.
  • a hot cathode discharge lamp includes an envelope in which a rare gas is sealed, and is a hot cathode discharge lamp disposed in a housing.
  • the rare gas contains krypton. It is characterized by containing 20% or more in pressure ratio.
  • the hot cathode discharge lamp according to the present invention is used as a light source of a lamp unit having a housing, and since the atmosphere in which the lamp is disposed is higher than room temperature, krypton can be enclosed.
  • the lamp output is high!
  • the krypton partial pressure ratio is increased, the lamp voltage is lowered, so that the starting characteristics are improved and the discharge can be easily maintained.
  • the partial pressure ratio of the krypton is preferably 60% or less. This is because it is difficult to dimm the lamp if the partial pressure ratio of krypton in the rare gas exceeds 60%.
  • the partial pressure ratio of krypton in the rare gas is preferably 60% or less.
  • the krypton partial pressure ratio in the rare gas is 60% or less. Preferably it is. This is because if the partial pressure ratio of krypton in the rare gas exceeds 60%, so-called moving stripes are generated when the lamp dimming is turned on.
  • the partial pressure ratio of the krypton is more preferably 45% or more.
  • the lamp voltage can be lowered and the lamp current can be increased, which is a force that can provide a very high efficiency lamp.
  • the partial pressure ratio of the krypton is more preferably 55% or less.
  • a lamp unit according to the present invention includes a housing and any one of the hot cathode discharge lamps disposed in the housing. As a result, a lamp unit with high efficiency and long life can be obtained.
  • a display device includes the lamp unit as a light source. Thereby, a highly efficient and long-life display device with low power consumption can be obtained.
  • Another display device includes a housing and any one of the above-described hot cathode discharge lamps disposed in the housing. As a result, a highly efficient and long-life display device with low power consumption can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of a liquid crystal display having an aspect ratio of 16: 9 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a configuration of a backlight unit for a liquid crystal display according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a hot cathode discharge lamp according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a table showing the relationship between the partial pressure ratio of krypton in the buffer rare gas and the lamp life.
  • Fig. 5 is a schematic diagram showing moving fringes generated when lamp dimming is turned on.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a hot cathode discharge lamp according to a modification.
  • FIG. 7 is a table showing the relationship between the partial pressure ratio of krypton in the buffer rare gas of the hot cathode discharge lamp according to the modification and the lamp life.
  • FIG. 1 is a diagram showing a liquid crystal display device according to the present invention, and a part of the liquid crystal display device is cut away so that the inside can be seen.
  • the liquid crystal display device 1 is, for example, a liquid crystal color television, and a liquid crystal screen unit 3 and a backlight unit 5 are incorporated in a housing 4.
  • the liquid crystal screen unit 3 includes, for example, a color filter substrate, a liquid crystal, a TFT substrate, a drive module and the like (not shown), and displays a color image based on an image signal from the outside of the liquid crystal screen unit 3. Displayed on screen 6 of 3.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing a configuration of the knocklight unit 5 for liquid crystal display having an aspect ratio of 16: 9 according to the present embodiment.
  • a part of the front panel 16 is cut out to show the internal structure.
  • the knock light unit 5 includes a plurality of hot-cathode discharge lamps 20, a casing 10 that has openings and accommodates these lamps 20, and an opening of the casing 10. And a front panel 16 covering the part.
  • the casing 10 is made of, for example, polyethylene terephthalate (PET) resin, and a reflective surface is formed on the inner surface 11 by depositing a metal such as silver.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the hot cathode discharge lamp 20 has a straight tube shape, and in the present embodiment, 14 lamps 20 are arranged in the casing 10 in a direct manner and are electrically connected in parallel. .
  • the lamp 20 is constant-current controlled by a lighting circuit (not shown). The configuration of the hot cathode discharge lamp 20 will be described later.
  • the opening of the housing 10 is formed by laminating a diffusion plate 13, a diffusion sheet 14, and a lens sheet 15. It is covered with a translucent front panel 16 and sealed to prevent foreign matter such as dust and dust from entering.
  • the diffusion plate 13 and the diffusion sheet 14 in the front panel 16 scatter and diffuse the light emitted from the lamp 20, and the lens sheet 15 aligns the light in the normal direction of the sheet 15.
  • the light emitted from the lamp 20 is irradiated uniformly forward on the entire surface (light emitting surface) of the front panel 16.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a hot cathode discharge lamp (hereinafter sometimes simply referred to as “lamp”) 20 according to the present embodiment.
  • lamp a hot cathode discharge lamp
  • the lamp 20 includes a straight tubular glass bulb (envelope) 22 and a pair of electrodes 30 a and 30 b disposed at both ends of the glass bulb 22.
  • the glass bulb 22 is made of norlium strontium silicate glass (soft glass having a softening point of 675 ° C.).
  • An exhaust pipe 28 is sealed to one end of the glass bulb 22 (the left end in the figure).
  • the exhaust pipe 28 is used when exhausting the inside of the glass bulb 22 or enclosing a rare gas, and is sealed after exhausting and enclosing.
  • the length Li of the portion of the exhaust pipe 28 protruding to the outside is 10 mm.
  • the length Li is preferably 5 mm or more and 30 mm or less, more preferably 15 mm or more and 30 mm or less. If the thickness is less than 5 mm, sealing cutting becomes difficult. If it is 15 mm or more and 30 mm or less, the efficiency can be improved by controlling the coldest spot. If it exceeds 30 mm, it will become longer and will break easily, and there will be more parts that will not shine, resulting in a decline in product value. Moreover, even if the length exceeds 30 mm, no further improvement in efficiency can be expected.
  • the electrodes 30a and 30b are of a so-called glass bead mount type, and are pinch-sealed (crushed and sealed) to the glass bulb 22. Also, the electrode coils 30a and 30b are triple-coil three-turn electrode coils 3 la and 3 lb, and a pair of lead wires 32a, 32b, 33a and 33b that support the electrode coils 3 la and 3 lb. Bee holding lead wires 32a, 32b, 33a, 33b Glass and 34a, 34b.
  • the electrode coils 31a and 31b are made of, for example, tungsten, and are coated with oxides of strontium, calcium, and normo as an emitter.
  • a protective film 24 having an alumina force is formed on the inner surface of the glass bulb 22.
  • a phosphor layer 26 is laminated.
  • the phosphor in the phosphor layer 26 is red (Y
  • a mixture of rare earth phosphors is used.
  • the glass bulb 22 contains about 5 mg of mercury 21, argon (Ar) at a pressure of 250 Pa at room temperature as a rare gas for buffering, and krypton (Kr) at a pressure of 250 Pa. That is, in the present embodiment, krypton is enclosed as a rare gas at a partial pressure ratio of 50%.
  • the mercury 21 enclosed in the glass bulb 22 may be enclosed in the form of amalgam such as zinc mercury, tin mercury, bismuth, indium mercury, etc., in addition to mercury alone.
  • amalgam such as zinc mercury, tin mercury, bismuth, indium mercury, etc.
  • the specifications such as the dimensions of the lamp 20 when used in a backlight unit for a 45-inch liquid crystal display device are described.
  • the glass bulb 22 has an outer diameter of 12. Omm, an inner diameter of 10. Omm, and a total length L of 1010 mm o
  • the inter-electrode distance Le is 950 mm and the tube wall load We is 0.05 (WZcm 2 ).
  • the tube wall load is a value obtained by dividing the lamp power by the inner surface area of the portion of the glass bulb 22 corresponding to the interelectrode distance Le.
  • an argon / krypton mixed gas (Ar50% + Kr50%) having a pressure of 500 Pa at room temperature is enclosed as a rare gas for buffering. Details of the buffer rare gas will be described later.
  • the tube wall load We of the lamp 20 is preferably specified in the range of 0.025-0.07 (WZcm 2 ).
  • the inventor has long used a hot cathode discharge lamp used as a light source of a backlight unit. We have earnestly studied to make it last.
  • the inventor of the present invention has noticed that the lamp life becomes longer when the partial pressure ratio of krypton is increased as a rare gas for buffering. Increasing the partial pressure ratio of krypton increases the lamp life because it is applied to the electrode coil by using a larger atomic weight than argon and increasing the partial pressure ratio of krypton. It is also a force that makes the emitters difficult to scatter the electrode coil force.
  • Fig. 4 is a table showing the relationship between the partial pressure ratio of krypton as a buffer rare gas and the lamp life.
  • “ ⁇ ” in the column of “moving fringe at 30% dimming” in FIG. 4 indicates a state where a moving stripe is generated
  • “X” indicates a state where a moving stripe is generated.
  • “ ⁇ ” in the column of “light flux rise characteristic” indicates a good state
  • “ ⁇ ” indicates a possible state
  • X” indicates a defective state.
  • CTR cathode ray tube
  • the lamp 20 has a constant rated power (for example, 20W), and the lamp voltage decreases and the lamp current increases as the krypton voltage division ratio increases.
  • the electrodes are used to emit electrons from the emitter applied to the electrode coil 3 la, 3 lb.
  • the force required to raise the temperature of the coils 31a and 31b The lamp coil current alone cannot sufficiently raise the temperature of the electrode coils 31a and 3 lb. Therefore, conventionally, the filament current is separately supplied to the electrode coils 31a and 31b, and the temperature of the electrode coils 31a and 31b is increased by the heat generated by the supply of the filament current.
  • the present inventor can reduce the lamp voltage and increase the lamp current by increasing the krypton partial pressure ratio. It was found that loss can be suppressed.
  • the partial pressure ratio of krypton is preferably 60% or less. It can be said that there is. Note that dimming is difficult when the partial pressure ratio of krypton exceeds 60%, but the life becomes longer as the partial pressure ratio of krypton increases, so the demand for longer life and better dimming characteristics is required. It is desirable to determine the partial pressure ratio of krypton by comparing the above.
  • the partial pressure ratio of tarlipton in the rare gas is preferably 60% or less. The rise characteristics of the light flux in Fig. 4 were confirmed visually.
  • the krypton partial pressure ratio in the rare gas is 60%. It is preferable that:
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the moving fringes generated when the lamp dimming is turned on, and is a diagram for explaining the moving fringes described above.
  • a moving stripe is a part of the lamp 20 or a bright part of the lamp 20 when the lamp 20 is turned on. Dark parts appear alternately and become a striped pattern, which is the phenomenon that the lamp 20 moves toward one of the tube ends. In the example shown in Fig. 5, the stripe pattern moves from the right side of the paper to the left and turns.
  • the cause of the movement fringes has not been clarified at this stage, but it has been confirmed that the movement fringes occur when the light is adjusted or the partial pressure ratio of the tripton is increased.
  • the inventors' diligent research has revealed that the generation of moving fringes becomes significant when the krypton partial pressure ratio exceeds 60%.
  • the rare gas enclosed in the glass bulb 22 contains krypton at a mixing ratio of 45% or more. This is because the lamp voltage can be reduced and the lamp current can be increased, so that a very efficient lamp can be obtained.
  • the present invention can provide a hot cathode fluorescent lamp, a lamp unit, and a liquid crystal display device with high efficiency and long life.
  • FIG. 6 is a diagram of a hot cathode discharge lamp according to a modification, in which FIG. 6 (a) is a sectional view parallel to the tube axis, and FIG. 6 (b) is a sectional view perpendicular to the tube axis. is there.
  • the number of turns of the electrode coils 51a and 51b is increased by arranging the electrode coils 51a and 51b so that the glass bulb 42 has a flat cross section and the axis is oriented in the major axis direction of the flat shape. be able to.
  • the length of the electrode coils 5 la and 51b in the direction orthogonal to the tube axis is L
  • the length of the long inner diameter of the glass valve 42 is Ll
  • the length of the short inner diameter is L2
  • L2 ⁇ It is preferable to satisfy the relationship of L ⁇ L1. This makes it possible to obtain a hot cathode discharge lamp having a long life with respect to the thickness of the glass nozzle (thickness in the short inner diameter direction).
  • FIG. 7 is a table showing the relationship between the partial pressure ratio of krypton in the buffer rare gas of the hot cathode discharge lamp according to the modification and the lamp life.
  • the partial pressure ratio of krypton is preferably 20% or more and 60% or less. In particular, it is desirable to be 45% or more and 55% or less.
  • the glass bulb is not limited to the force described with respect to the linear shape in appearance.
  • the glass bulb has other shapes such as a U-shape and a U-shape in appearance. It may be.
  • the protective film is formed.
  • the protective film may not be formed.
  • the knock light unit has been described as an example of the lamp unit.
  • the present invention is not limited to this.
  • the case and the hot cathode discharge lamp according to the present embodiment A general lighting unit may be provided.
  • the liquid crystal display device has been described as an example of the display device.
  • the display device is not limited thereto, and the display device may be, for example, a signboard using the hot cathode discharge lamp of the present embodiment as a light source. Even so.
  • the present invention can be widely applied to hot cathode fluorescent lamps and backlight units. Moreover, since the present invention can provide a long-life hot cathode fluorescent lamp, its industrial utility value is extremely high.

Landscapes

  • Discharge Lamp (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

明 細 書
熱陰極型放電ランプ、ランプユニット、および表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、熱陰極型放電ランプ、当該熱陰極型放電ランプを光源として備えるラン プユニット、および表示装置に関する。
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、細径ィ匕に適しているので、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。
特許文献 1：特開昭 56— 73855号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで近年、液晶ディスプレイの大型化が進んで 、る。これにともなうバックライト ユニットの大型化により、光源として冷陰極型放電ランプを用いると、点灯回路が複 雑になると共に、消費電力が高くなることが危惧されている。
そこで、冷陰極型放電ランプよりも高効率であり、点灯回路も簡素化できる熱陰極 放電ランプをバックライトユニットの光源として採用することが検討され始めている。
[0004] し力しながら、熱陰極型放電ランプは、冷陰極型放電ランプよりランプ寿命が短ぐ 寿命の点からバックライトユニットの光源として用いることは不適であるという問題があ る。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、長寿命である熱陰極型放電ラン 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、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。本発明者らは、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、クリプトンの封入量を増大すると、ランプ出力 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。
[0006] し力しながら、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、ノ ックライトユニットの筐体内に配されて 50°C〜70°C程度の雰囲気中で点灯 される場合には、ランプ出力の低下の問題は生じないことを見出した。
そこで、本発明に係る熱陰極型放電ランプは、希ガスが封入された外囲器を備え、 筐体内に配設される熱陰極型放電ランプであって、前記希ガスには、クリプトンが分 圧比で 20%以上含まれて 、ることを特徴として 、る。
発明の効果
[0007] 上記構成では、希ガスとしてクリプトンが 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、筐体を有するランプユニットの光源として用いられ、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、クリプトンが封入されて ヽてもランプ出力が高 、と!/、う 効果が得られる。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。
[0008] ここで、前記クリプトンの分圧比は、 60%以下であること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て、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。カロえて、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。
[0009] 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 られる力 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、ランプ出力が低下し始めることが実験により確認されてい るカゝらである。
[0010] 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、消費電力が低ぐ高効率で長寿命の表示装置を得ることができる。
[0011] 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、消費電力が低ぐ高 効率で長寿命の表示装置を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]図 1は、本実施の形態に係るアスペクト比 16 : 9の液晶ディスプレイの構成を示 す概略斜視図である。
[図 2]図 2は、 本実施の形態に係る液晶ディスプレイ用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断面図である。
[図 4]図 4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 5]図 5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 6]図 6は、変形例に係る熱陰極型放電ランプの構成を示す断面図である。
[図 7]図 7は、変形例に係る熱陰極型放電ランプの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。
符号の説明
[0013] 1 バックライトユニット
10 筐体
20 熱陰極型放電ランプ
22 ガラスバルブ 31a, 31b 電極コイル
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の実施の形態に係る熱陰極蛍光ランプ、ノ 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。
[0015] 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、液晶画面ュ- 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。
[0016] く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 ノ 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!、て示して!/、る。
[0017] 図 2に示すように、ノ 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)榭脂製であって、その内面 1 1に銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されて!ヽる。
[0018] 熱陰極型放電ランプ 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、熱陰極型放電ランプ 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。
[0019] 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 、る。
<熱陰極型放電ランプの構成 >
つぎに、本発明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の構成を示す断面図である。
[0020] ランプ 20は、直管状のガラスバルブ（外囲器） 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、ノ リウム 'ストロン チウムシリケートガラス (軟化点 675°Cの軟質ガラス)製である。
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、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力もないためである。
[0021] 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以下が好ましぐ 15mm以上 30mm以下がより好ましい。 5 mm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 れやすくなつたり、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。
[0022] 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 2 2にピンチシール (圧壊封止）されている。また、電極コイル 30a, 30bは、トリプルコィ ルで 3ターンの電極コイル 3 la, 3 lbと、この電極コイル 3 la, 3 lb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と力 なる。電極コイル 31a, 31bは、例えばタングステン製であり 、ェミッタとして、ストロンチウム、カルシウム、ノ リウムの酸化物が塗布されている。
[0023] ガラスバルブ 22の内面には、アルミナ力もなる保護膜 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 (Y
2
O :Eu)、緑（LaPO :Ce，Tb )および青（BaMg Al O ： Eu、 Mn)の各色を発光す
3 4 3 2 16 27
る希土類蛍光体を混合したものを用いて 、る。
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 250Paのアルゴン (Ar)と、圧力 250Paのクリプトン（Kr)が封入されている。すな わち、本実施の形態では、希ガスとして、クリプトンが分圧比 50%で封入されている。
[0024] 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インチの液晶表示装置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!、て述べる。
ガラスバルブ 22の管外径は 12. Omm、管内径は 10. Omm、全長 L は 1010mm o
、電極間距離 Leは 950mm、管壁負荷 Weは 0. 05 (WZcm2)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。
[0025] さらに、緩衝用希ガスとして、常温における圧力 500Paのアルゴン 'クリプトン混合 ガス (Ar50%+Kr50%)を封入する。なお、緩衝用希ガスの詳細については後述す 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 (WZcm2)の範囲に規定することが好ましい。
[0026] 管壁負荷が 0. 07 (WZcm2)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 (WZcm2)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、ノ 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。
[0027] 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 、クリプトンの分圧比を大きくすることによって、電極コイルに塗布さ れているェミッタが電極コイル力も飛散しにくくなる力もである。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。
[0028] し力しながら、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、ノ ックライトユニットの筐体内に配されて点灯されると、熱に より雰囲気の温度が 50°C〜70°C程度となり、このような高温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。
[0029] そこで、本発明者は、緩衝用希ガスとしてのクリプトンの分圧比をいくらにすれば好 適であるかの検討を行った。図 4は、緩衝用希ガスとして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 4の「調光 30%時の移動縞」の欄の「〇」は 、移動縞が生じて 、な 、状態を示し、「X」は移動縞が生じて 、な 、状態を示して 、る 。また、「光束立ち上がり特性」の欄の「〇」は良好である状態を示し、「△」は可である 状態を示し、「X」は、不良である状態を示している。
[0030] ディスプレイとして従来力も広く普及して 、る陰極線管（Cathode Ray Tube： CRT) 装置の寿命は約 20000時間であるので、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、少なくとも寿命が 20000時間以上であることが望まれる。
図 4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、平均寿命 力 20000時間を越えることがわ力るので、クリプトンの分圧比は 20%以上であること が必要とされる。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。
[0031] 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 3 la, 3 lbに塗布されているェ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力 ランプ電流のみでは、電極コイル 31a, 3 lbを十分に昇温させることができない。そこで、従来よりフィラメント電流を電極コィ 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 ィル 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つ 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ができるので、必要なフイラ 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。
[0032] 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 になることが実験により判明したので、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。
[0033] 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 プ始動時力 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タリ 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 4の光束立ち上がり特 性は目視により確認した。
[0034] 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、無用な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。
カロえて、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 5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。
[0035] 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 5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 ヽる様子を示して ヽる。
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、タリ 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。
[0036] 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、クリプトンが 45% 以上の混合比で含まれてい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 4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 1S 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 3 la, 3 lb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 ロスが増大してランプ効率が低下するからであると考えられる。
[0037] また、本実施の形態に係る熱陰極型放電ランプ (クリプトンの分圧比 50%)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、図 4に示すように熱陰極型放電ランプのランプ出力は約 801 mZWであるが、冷陰極型放電ランプのランプ出力は約 501mZWであるので、光源 として熱陰極型放電ランプを採用することによって、ノ ックライトユニットの高効率ィ匕を は力ることができる。
[0038] 以上のように、本発明は、高効率で長寿命の熱陰極型蛍光ランプ、ランプユニット、 および液晶表示装置を提供することができる。
<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力 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。
[0039] (1)上記においては、電極コイルのターン数を 3ターンにした力 これよりもターン数 を多くして、電極コイルに塗布するェミッタの量を増やすことによって、寿命を長くする ことができる。
ここで、ターン数を増やすには、電極コイル幅を長くする必要があり、これにともない ガラスバルブの径を大きくすることが要求される。このとき、電極コイル長に合わせて、 ガラスバルブの内径を断面円形状を保ったまま大きくするのではなぐガラスバルブ の断面を楕円等の扁平形状にして、長径と短径をもつ形状にすることが好ましい。
[0040] 図 6は変形例に係る熱陰極型放電ランプの図であって、図 6 (a)は管軸に平行な断 面図、図 6 (b)は管軸に垂直な断面図である。
図 6に示すように、ガラスバルブ 42の断面を扁平形状にして、この扁平形状の長径 方向に軸を向けて電極コイル 51a, 51bを配することによって、電極コイル 51a, 51b のターン数を増やすことができる。
[0041] ここで、電極コイル 5 la, 51bの管軸と直交する方向における長さを L、ガラスバル ブ 42の長内径の長さを Ll、短内径の長さを L2としたとき、 L2<L<L1の関係を満 たすことが好適である。これにより、ガラスノ レブの厚み (短内径方向の厚さ）に対し て、長寿命の熱陰極型放電ランプを得ることができる。
図 7は、変形例に係る熱陰極型放電ランプの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。上述したのと同様の理由により、クリプトンの 分圧比は 20%以上 60%以下であることが好適である。特に、 45%以上 55%以下で あることが望ましい。
[0042] 変形例に係る熱陰極型放電ランプをバックライトユニットの光源として用いることによ り、ノ ックライトユニットの薄型化および高効率ィ匕をは力ることができる。また、変形例 に係るノ ックライトユニットを用いることにより、液晶表示装置の薄型化および高効率 化をは力ることができる。
(2)上記においては、緩衝用希ガスとして、ァノレゴン、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ェ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力もれる。
[0043] (3)上記においては、ガラスバルブは外観視直線状のものについて説明した力これ に限定されず、たとえば、ガラスバルブは、外観視 U字状、コ字状等その他の形状を していてもよい。
(4)上記においては、保護膜が形成されたものについて説明したが、保護膜が形 成されていなくてもよい。
[0044] (5)上記においては、ランプユニットとして、ノ 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。
(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、本実施の形態の熱陰極型放電ランプを 光源とする看板であってもよ 、。
産業上の利用可能性
[0045] 本発明は、熱陰極蛍光ランプおよびバックライトユニットに広く適用することができる 。また、本発明は、長寿命の熱陰極蛍光ランプ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。

Claims

請求の範囲
[1] 希ガスが封入された外囲器を備え、ランプユニットの筐体内に配設される熱陰極型 放電ランプであって、
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
を特徴とする熱陰極型放電ランプ。
[2] 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 1記載の熱陰 極型放電ランプ。
[3] 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 1または請求 項 2記載の熱陰極型放電ランプ。
[4] 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 1から請求項 3 の!、ずれか 1項に記載の熱陰極型放電ランプ。
[5] 筐体と、
当該筐体内に配設される請求項 1から請求項 4のいずれ力 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。
[6] 請求項 5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。
[7] 筐体と、
当該筐体内に配設される請求項 1から請求項 4記載のいずれ力 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。
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