冷陰極蛍光ランプ
【課題】断面形状を少なくとも長径と短径とを用いて規定される場合に輝度ムラを防止するとともに十分な輝度が得られるようにする。
【解決手段】ガラス管２の断面形状の長径を１．２〜１４．０ｍｍ、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲にそれぞれ設定することで、放電空間の断面形状を細い扁平形や楕円形に規定して、収縮陽光柱の発生を防いで拡散陽光柱が得られるようにする。また、６０〜９９．９％のネオンと残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲でガラス管内に封入することで、冷陰極蛍光ランプの発光効率を最適にする。この構成により、輝度ムラを防止するとともに、導光板や拡散板への入射効率を向上させ、十分な輝度が得られるようにする。
【解決手段】ガラス管２の断面形状の長径を１．２〜１４．０ｍｍ、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲にそれぞれ設定することで、放電空間の断面形状を細い扁平形や楕円形に規定して、収縮陽光柱の発生を防いで拡散陽光柱が得られるようにする。また、６０〜９９．９％のネオンと残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲でガラス管内に封入することで、冷陰極蛍光ランプの発光効率を最適にする。この構成により、輝度ムラを防止するとともに、導光板や拡散板への入射効率を向上させ、十分な輝度が得られるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶モニタや液晶ディスプレイ等の背面照明用光源、小型照明用の光源等として用いられる冷陰極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶モニタや液晶ディスプレイ等の液晶パネルに用いられるバックライト装置は、エッジライト式と直下式の２つのタイプに大別される。
【０００３】
エッジライト式は、液晶パネルの直下に導光板を配置し、この導光板の対向する両端辺に冷陰極蛍光ランプを配置するとともに、冷陰極蛍光ランプの外側周囲をリフレクターで覆い、冷陰極蛍光ランプが発した光をリフレクターで集光して導光板へ端辺から入射させ、導光板の表面に配置した集光シートを通じて光を液晶パネルへ放射する方式である。
【０００４】
直下式は、液晶パネルの直下に複数の冷陰極蛍光ランプを配置するとともに、冷陰極蛍光ランプの外側周囲をリフレクターで覆い、冷陰極蛍光ランプが発した光をリフレクターで集光し、冷陰極蛍光ランプと液晶パネルの間に輝度ムラを防ぐために配置したライトカーテン、拡散板を通じて光を液晶パネルへ放射する方式である。
【０００５】
エッジライト式、直下式に関らず、冷陰極蛍光ランプは、その断面形状が真円形であるため、円周方向に均一に発光する。
【０００６】
ところで、市場では、液晶表示装置の高精細化が進み、バックライト装置の大光量化が求められている。一般的に細管の冷陰極蛍光ランプを多数本並べて高輝度化を図っていたが、バックライト板面輝度の均一性を確保することが難しいという問題があった。この問題を解決するために、バックライト装置の発光板面と同じ形状の発光面をもつ扁平の断面形状を持った冷陰極蛍光ランプの開発が行われている（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００７】
特許文献１、２に記載の冷陰極蛍光ランプは、ビューファインダーなどに用いられる小型液晶表示装置のバックライト装置用として開発されたものである。これは、図５４の斜視図に示すように、冷陰極蛍光ランプ９３が、液晶パネル９２の表面積と同等の広さの発光面を持つものであり、モニターやＴＶ等に用いられる大型液晶表示装置には不向きである。
【０００８】
このため、大型の面光源としては、図５５の斜視図に示すように、平板ガラス９５ａ，９５ｂを間隙を持たせて気密封着し、その間隙を放電空間とした大型の冷陰極蛍光ランプも開発されている。
【特許文献１】特開平９−２４５７３６号公報
【特許文献２】実開平５−６８０６８号公報
【特許文献３】特開平２−７３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、断面が扁平形状の冷陰極蛍光ランプでは、蛍光ランプ内のガス圧分布のバラツキあるいはバルブ形状のバラツキ等に起因して均一の放電を得ることが難しく、均一な板面発光の実現が難しいという問題があった。
【００１０】
また、断面が扁平形の冷陰極蛍光ランプは製造が難しく、また液晶パネルと同等以上の大きさと薄型化が要求されるので、放電空間の幅が広く厚さが薄くなることから陽光柱が収縮しやすい問題が生じる。陽光柱が収縮すると、その収縮陽光柱部分の輝度が極端に高くなり、板面輝度の均一化を図るはずの面光源であるにもかかわらず、発光面に輝度ムラが顕著に現われる。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、断面形状を少なくとも長径と短径を用いて規定した場合に輝度ムラを防止するとともに十分な輝度が得られるようにした冷陰極蛍光ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の本発明は、ガラス管の内壁面に蛍光体被膜を有し、ガラス管内に希ガスおよび水銀が封入され、ガラス管の両端部に一対の電極を備えた冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管の放電空間の断面形状が少なくとも長径と短径を用いて規定され、その長径を１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、前記希ガスの封入は、６０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６ｋＰａの範囲で封入したことを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、長径を１．２〜１４．０ｍｍ、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲にそれぞれ設定したことで、拡散陽光柱が得られる。すなわち、直円形状のガラス管に対して長径を１４．０ｍｍ以下とし、短径を０．７ｍｍ以上に設定して扁平形状とすることにより、収縮陽光柱が発生することを防ぐようにしている。これにより、放電空間の断面形状は細い扁平形や楕円形に規定されるので、輝度ムラが防止され、導光板や拡散板への入射効率も向上する。なお、本冷陰極蛍光ランプは、複数本をバックライト装置に設置するものである。
また、６０〜９９．９％のネオンと残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲でガラス管内に封入したことで、冷陰極蛍光ランプの発光効率が最適にするためのガス種、ガスを設定し、十分な輝度が得られるようにしている。
【００１４】
第２の本発明は、エッジ式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプであって、放電空間の断面形状は、長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を８〜８０％の範囲としたことを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、エッジ式バックライトに組み込まれる冷陰極蛍光ランプについて上記の設定をすることで、断面形状が真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて発光効率を５％以上向上させるようにしている。
【００１６】
第３の本発明は、直下式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプであって、放電空間の断面形状は、長径を１．８〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を１５〜９０％の範囲としたことを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、直下式バックライトに組み込まれる冷陰極蛍光ランプについて上記の設定をすることで、断面形状が真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて発光効率を５％以上向上させるようにしている。
【００１８】
第４の本発明は、上記冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管の放電空間のうち電極を備える両端部の断面形状を略真円形としたことを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、ガラス管の電極を備える両端部の断面形状を略真円形としたことで、断面形状が略真円形の電極を用いることができ、長寿命化を図るようにしている。
【００２０】
第５の本発明は、上記冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管は、その放電空間の断面形状が楕円を基本としたものであって、ランプ設置側に平面部分を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、冷陰極蛍光ランプの設置側に平面部分を備えたことで、冷陰極蛍光ランプを容易に固定でき設置方向を統一できるようにするとともに、楕円部分による光放射面がバックライト装置の光入射面側に向くように配置することによって、光が拡散して板面輝度ムラを低減できるようにしている。
【００２２】
第６の本発明は、上記冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管の外形の断面形状を長方形としたことを特徴とする。
【００２３】
本発明にあっては、ガラス管の外形の断面形状を長方形としたことで、冷陰極蛍光ランプを容易に固定でき設置方向を統一できるようにするとともに、冷陰極蛍光ランプの発光面にゆがみがないことから、板面上の輝度ムラをより低減できるようにしている。
【００２４】
第７の本発明は、上記冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管の放電空間の断面形状が扁平形であって、ガラス管の軸方向中央部の扁平率を小さく、管端になるに従い扁平率を大きくしたことを特徴とする。
【００２５】
本発明にあっては、軸方向中央部の扁平率を管端よりも小さく、管端になるに従い扁平率を大きくしたことで、冷陰極蛍光ランプの配光が管端になるほど明るくなるので、エッジ式などの端部の輝度が低下しやすいバックライト装置に適用した場合に高輝度が得られる。
【００２６】
第８の本発明は、前記蛍光体被膜は、長径方向の方が短径方向のものよりも厚く形成されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明にあっては、長径方向の蛍光体被膜を短径方向のものよりも厚く形成したことで、長径方向へ拡散した紫外線が蛍光体被膜により可視光に変換され反射される割合が高くなる。その反射された可視光が膜厚の薄い短径方向からガラス管外へ放出されるので短径方向の輝度が向上する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の冷陰極蛍光ランプによれば、放電空間の断面形状が少なくとも長径と短径を用いて規定される場合の輝度ムラを防止できるとともに輝度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３０】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は、そのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプ１は、ガラス管２の内壁面に蛍光体被膜が塗布され、ガラス管１の内部に希ガスおよび水銀が気密に封入され、ガラス管１の両端内部には一対の冷陰極からなる電極３ａ，３ｂを備える。電極３ａ，３ｂはニッケルからなる板状電極であり、それぞれ導電線４ａ，４ｂが接続される。導電線４ａ，４ｂはガラス管２の両端部に封着されており、電極３ａ，３ｂを固定するとともに、外部から供給されてきた電力を各電極３ａ，３ｂに供給する。
【００３１】
ガラス管１の放電空間の断面形状は、少なくともガラス管の内寸法長径２ｌと短径２Ｓを用いて規定され、その長径は１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径は０．７〜１０．０ｍｍの範囲である。すなわち、断面形状を真円形ではなく、細い扁平形や楕円形にすることで、拡散陽光柱が得られるようにして、輝度ムラを防ぐとともに導光板や拡散板への入射効率を向上させる。ガラス管１の放電空間の断面形状は、例えば楕円形や扁平形とする。ここでは、一例として放電空間の断面形状を先端から終端まで同一形状とする。以下、長径２ｌは「長径」、短径２Ｓは「短径」と適宜略記する。
【００３２】
図２は、扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフである。同グラフでは、一例として、放電空間の短径を３．０ｍｍで一定にし、長径２ｌを変えることにより扁平率を変えた場合を示している。同図の相対全光束は、断面が真円形状（長径＝短径）の全光束を１００％とした。同グラフによると、長径が１４．０ｍｍ（扁平率７８．５％）よりも短い場合、すなわち扁平率が７８％よりも低い領域では、長径を長くする（扁平率を大きくする）ほど光束は向上するが、長径が１５．０ｍｍ以上に長くなると（扁平率が８０％以上になると）急激に光束が低下している。これは、長径が１４．０ｍｍの範囲までは陽光柱が拡散するが、１５．０ｍｍ以上になる陽光柱が収縮し、一部の蛍光体被膜しか発光しなくなるためである。
【００３３】
図３は、長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。同図に示すように、長径について拡散陽光柱が形成される範囲、すなわち収縮陽光柱が発生しない範囲は１４．０ｍｍ以下である。一方、長径を１．２ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、長径は、１．２ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。同図は、長径が１．２〜５．０ｍｍの範囲では短径が０．７ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難いことを示している。また、長径が５．０〜９．０ｍｍの範囲では短径が１．０ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難く、長径が９．０〜１４．０ｍｍの範囲では短径が１．５ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難いことを示している。
【００３４】
短径についてはバックライト装置の薄型化を図るため１０．０ｍｍを越えて長くすべきではなく、また０．７ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、短径は、０．７ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。
【００３５】
また、希ガスは、６０．０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲で封入する。これは、冷陰極蛍光ランプを効率よく点灯させるためには、封入されるガス種、ガス圧によりランプ温度を最適化する必要があるところ、発光効率が最適となる封入ガスの設定範囲を定めたものである。
【００３６】
ここでは、一実施例として、長径を３．０ｍｍ（外寸法３．５ｍｍ）、短径を１．６ｍｍ（外寸法２．２ｍｍ）、扁平率４７％の扁平形の冷陰極蛍光ランプを用いる。比較例の冷陰極蛍光ランプは、断面形状を直径が２．０ｍｍ（外寸法３．０ｍｍ）の真円形とする。実施例、比較例ともにガラス管２の長さを２００ｍｍとし、ガラス管内にはアルゴン：ネオン＝１：９とする混合ガスおよび水銀を８ｋＰａの封入圧力で封入する。
【００３７】
図４は、陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示す。同図は、実施例のように放電空間の断面形状を扁平にしても、比較例の断面形状が真円形の場合と比べて陽光柱の状態に大きな違いはなく、拡散陽光柱となっており、発光効率が低下する収縮陽光柱とはならないことを示している。
【００３８】
図５は、エッジ式バックライトに冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。エッジ式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプは、液晶表示装置の薄型化・狭額縁化が要求されるため、長径は最大で３．５ｍｍとした。図５では、断面形状が内寸法２．０ｍｍ（外寸法２．４ｍｍ）の真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて扁平率２５〜８０％の領域は発光効率が５％以上向上し、扁平率８〜４６％の領域は発光効率が１０％以上向上する結果が得られた。同図より、断面形状の長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とする。エッジ式バックライトのランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝は８〜８０％の範囲が好ましい。
【００３９】
図６は、直下式バックライトに冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。断面形状の長径を１．８〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とする。図６では、断面形状が内寸法３．０ｍｍ（外寸法４．０ｍｍ）の真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて扁平率１５〜６４％の領域は発光効率が５％以上向上し、扁平率４４〜９０％の領域は発光効率が１０％以上向上する結果が得られた。直下式バックライトの場合はエッジ式よりも扁平率が大きい領域の方が発光効率が向上するので、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を１５〜９０％の範囲とする。
【００４０】
図７は、上記実施例の冷陰極蛍光ランプを直下式バックライト装置に組み込んだ場合の消費電力と板面輝度との関係を示すグラフである。バックライト装置としては、１０インチのものを使用し、冷陰極蛍光ランプを６灯使用した。一例として、消費電力を６灯分で１８Ｗとしたときの板面輝度を比較すると、実施例では比較例に比べて効率が約１２％向上することが確認された。
【００４１】
したがって、本実施の形態によれば、ガラス管の断面形状の長径を１．２〜１４．０ｍｍ、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲にそれぞれ設定したことで、放電空間の断面形状が細い扁平形や楕円形に規定され、収縮陽光柱の発生を防いで拡散陽光柱が得られるので、輝度ムラを防止できるとともに、導光板や拡散板への入射効率を向上でき、もって十分な輝度を得ることができる。
【００４２】
本実施の形態によれば、６０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲でガラス管内に封入したことで、冷陰極蛍光ランプの発光効率を最適にすることができる。
【００４３】
本実施の形態によれば、エッジ式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプについて、断面形状の長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率を８〜８０％の範囲としたことで、断面形状が真円形のものと比べて発光効率を５％以上向上させることができる。
【００４４】
本実施の形態によれば、直下式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプについて、断面形状の直径を１．８〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率を１５〜９０％の範囲としたことで、断面形状が真円形のものと比べて発光効率を５％以上向上させることができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、ガラス管の放電空間の断面形状を先端から終端まで同一の形状としたことで、エッジ式、直下式にかかわらずバックライト装置の薄型化を図ることができる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態のように、ガラス管の放電空間の断面形状を先端から終端まで同一の楕円形や扁平形といった形状にした場合には、バックライト装置の薄型化を図れる一方、ガラス管の両端部に設置される電極の形状が平板形等となり大きさが制限されるため、消費電力が増加したり寿命が短くなるという問題が生じる。このため、長寿命であることが要求されるモニターやＴＶといった用途には不向きである。そこで、本実施の形態では、ガラス管の電極を備える両端部の断面形状を略真円形のまま残した構成とする。以下、具体的に説明する。
【００４７】
図８（ａ）は本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図、同図（ｄ）は本冷陰極蛍光ランプの平断面図である。
【００４８】
図８に示すように、ガラス管２の断面形状は基本的には楕円であるが、電極３ａ，３ｂが配置される両端部においてはガラス管２の断面形状は略真円形となっている。これにより、電極３ａ，３ｂには、従来も用いていた円筒形や有底筒状のものを用いることができる。なお、同図では、Ａ−Ａ部の真円形とＢ−Ｂ部の楕円形とで中心がずれた例を示している。その他の構成については、第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００４９】
図９（ａ）は本実施形態における別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）はＢ−Ｂ部の径方向断面図、同図（ｄ）は本冷陰極蛍光ランプの平断面図である。
【００５０】
図９に示すように、本冷陰極蛍光ランプも、電極３ａ，３ｂが配置される両端部においてはガラス管２の断面形状を略真円形とし、電極３ａ，３ｂに挟まれた中央部分におけるガラス管２の断面形状を楕円としている。同図では、Ａ−Ａ部の真円形とＢ−Ｂ部の楕円形の中心を一致させた例を示している。その他の構成については、第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００５１】
図８および図９のいずれの冷陰極蛍光ランプも、その寸法は、例えばガラス管２の長さを２００ｍｍ、電極間距離を１９０ｍｍ、真円部分の内を２．０ｍｍ（外径を３．０ｍｍ）、楕円部分の短径を１．６ｍｍ、長径を３．０ｍｍとする。
【００５２】
したがって、本実施の形態によれば、ガラス管の電極を備える両端部の断面形状を略真円形としたことで、従来用いていた断面形状が略真円形の電極を用いることができ、長寿命化を図ることができる。
【００５３】
［第３の実施の形態］
図１０（ａ）は本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図、同図（ｂ）は径方向断面図である。同図に示すように、本冷陰極蛍光ランプは、断面形状を楕円を基本とし、バックライト装置に設置する際のランプ設置側に平面部分を備えた構成である。このような形状も、少なくとも長径と短径を用いて規定される。その他の構成については第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００５４】
図１１は、本冷陰極蛍光ランプを直下式のバックライト装置に組み込んだ場合の構成を示す断面図である。同図に示すように、複数の本冷陰極蛍光ランプは、その平面部分がリフレクター３６の底面に位置し、楕円部分による光放射面が拡散板３５、すなわちバックライト装置の光入射面側に向くように配置される。
【００５５】
図１２は、比較例の冷陰極蛍光ランプを組み込んだバックライト装置の構成を示す断面図であり、断面形状が真円形の複数の冷陰極蛍光ランプ９１が設置された状態を示す。
【００５６】
本実施の形態によれば、冷陰極蛍光ランプの構成として、断面形状には楕円形を基本とし、ランプ設置側に平面部分を備えたことで、ランプを容易に固定でき設置方向を統一できるとともに、楕円部分による光放射面がバックライト装置の光入射面側に向くように配置することによって、光が拡散し板面上の輝度ムラを低減することができる。
【００５７】
また、図１３に示すように、ガラス管２の放電空間の断面形状を扁平形あるいは楕円形にする一方で、ガラス管２の外形の断面形状を長方形としてもよい。この場合には、ランプを容易に固定でき設置方向を統一できるとともに、冷陰極蛍光ランプの発光面にゆがみがなく、板面上の輝度ムラをより低減することができる。
【００５８】
［第４の実施の形態］
図１４（ａ）は、本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の断面図、同図（ｃ）は本冷陰極蛍光ランプの軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の断面図である。本冷陰極蛍光ランプの構成は、ガラス管の放電空間の断面形状を軸方向に連続的に変化させた構成である。同図では、軸方向中央部の扁平率を管端よりも小さく、管端になるに従い扁平率を大きくした構成を示す。ここでは、一例として、ランプ中央部の内径を２．０ｍｍ（外径を３．０ｍｍ）の真円形、管端の短径を１．６ｍｍ、長径を３．０ｍｍとし、中央部から管端に向かって扁平率が漸増する。なお、その他の構成については、第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００５９】
本実施の形態によれば、軸方向中央部の扁平率を小さく、管端になるに従い扁平率を大きくしたことで、冷陰極蛍光ランプの配光が管端になるほど明るくなるので、エッジ式などの端部の輝度が低下しやすいバックライト装置に適用した場合に高輝度を得ることができる。
【００６０】
また、バックライト装置の配光特性に合わせて軸方向の扁平率を変えることにより、どのようなバックライト装置においても均一な板面輝度分布を得ることが可能になる。
【００６１】
［第５の実施の形態］
図１５（ａ）は本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は本冷陰極蛍光ランプの軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。同図に示すように、本冷陰極蛍光ランプは、ガラス管２の放電空間の断面形状を長方形とした構成である。その他の構成については第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００６２】
放電空間の断面形状を長方形とした場合には、その形状は長辺と短辺で規定される（長辺は長径に対応し、短辺は短径に相当する）。ここでは、一例として、長辺を９．０ｍｍ（外寸法１０．０ｍｍ）、短辺を２．０ｍｍ（外寸法３．０ｍｍ）、ガラス管２の長さを２５０ｍｍとする。また、ガラス管２の内部にはアルゴン：ネオン＝５：９５の混合ガスと水銀を１０ｋＰａの圧力で封入する。
【００６３】
このように、放電空間の断面形状を長方形とした場合も、扁平形や楕円形とした場合と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
［第６の実施の形態］
図１６（ａ）は、本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）はその側断面図である。同図に示すように、本冷陰極蛍光ランプは、電極３ａ，３ｂとして、ガラス管２の両端部の外壁面に外部電極を設けた構成である。ガラス管２の放電空間の断面形状は、扁平形、楕円形、長方形など、長径と短径で規定される形状である。その他の構成については第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態では、ガラス管２の両端部における電極３ａ，３ｂを外部電極としたことで、誘電体バリア放電を利用する冷陰極蛍光ランプとなっている。このように外部電極とした場合でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
［第７の実施の形態］
本実施の形態では、内部電極及び封着手法について様々な変形例を説明する。
【００６７】
図１７は、本実施形態における第１の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、電極３ａ，３ｂとして有底筒状（カップ状）またはスリーブ状の電極をガラス管２の両端内部に備え、各電極３ａ，３ｂに接続された導電線４ａ，４ｂが、ビーズ７ａ，７ｂによりそれぞれガラス管２の両端部に気密に封着された構成である。本冷陰極蛍光ランプは、導電線とガラス管とを従来と同様の手法で封着させた例である。この封着構造は、図１，８，９，１０，１３，１４を用いて説明したそれぞれの実施形態に適用できる。なお、同図では、放電空間の断面形状が楕円形の状態を示している。その他の構成については、第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００６８】
第１の冷陰極蛍光ランプにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
図１８は、本実施形態における第２の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は、軸方向の側面断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、放電空間の断面形状が、長径と短径で規定される例えば楕円形もしくは扁平形であり、電極３ａ，３ｂは板形電極であり、同図（ａ）の平面断面図でみたときのランプ軸方向に電極３ａ，３ｂの短辺を向け、ランプ径方向に長辺を向けるように配置した構成である。その他の構成については、第１の実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００７０】
図１９（ａ）は、比較例の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は、その軸方向の側断面図である。比較例の冷陰極蛍光ランプは、その断面形状が真円形であり、板形電極３ａの長辺がランプ軸方向に向き、短辺がランプ径方向に向くように配置した構成である。
【００７１】
第２の冷陰極蛍光ランプによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、比較例のものと比べて電極３ａ，３ｂ間の距離を長くでき、同表面積の電極を用いた場合に有効発光長を長くすることができる。
【００７２】
図２０（ａ）は、本実施形態における第３の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はその径方向断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、扁平率が大きいランプに有効な平板電極をピンチシールでガラス管２の両端部に直接封着した構成であり、電極、封着材、導電線を一体としたものある。その他の構成については、第１の実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００７３】
第３の冷陰極蛍光ランプにおいても、第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
［第８の実施の形態］
図２１（ａ）は、本実施の形態におけるバックライト装置に用いられる蛍光ランプの構成を示す軸方向断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）にＸ−Ｘで示す部分の径方向断面図である。ここでは、蛍光ランプの一例として冷陰極蛍光ランプ１を用いる。同図の冷陰極蛍光ランプ１では、端から端までの断面形状が同一の扁平形となっているガラス管２の内壁面に蛍光体５が塗布され、ガラス管２の両端内部には一対の冷陰極からなる電極３ａ，３ｂが配置され、電極３ａ，３ｂにはそれぞれ導電線４ａ，４ｂが接続される。導電線４ａ，４ｂは、ガラス管２の両端部に封着されており、電極３ａ，３ｂを固定するとともに、外部電源から供給されてきた電力を電極３ａ，３ｂへ供給する。ガラス管２の内部には、放電媒体として、アルゴン、ネオン、キセノン等のうちの少なくとも１種の希ガス及び水銀が封入される。
【００７５】
一例として冷陰極蛍光ランプの扁平形状の短径を１．０ｍｍ、長径を２．８ｍｍ、扁平率６４％、ガラス管２の長さを１６１．５ｍｍとする。
【００７６】
冷陰極蛍光ランプの発光原理は、電極３ａ，３ｂに電圧を印加することにより、ガラス管２の内部に放電を発生させ、ガラス管２の内部に封入されている水銀を励起して紫外線を放出させることで、この紫外線により蛍光体５を励起して可視光を発生させるようになっている。
【００７７】
本実施の形態のバックライト装置は、細長管の管軸方向に切断した断面の形状が少なくとも長径と短径を用いて規定される冷陰極蛍光ランプの短径方向で対向するランプ軸方向の面を発光面とした構成である。
【００７８】
図２２は、エッジライト式のバックライト装置の構成を示す組立斜視図である。液晶パネル１１の直下に配置される導光板１５の対向する両端辺に冷陰極蛍光ランプ１が配置されるとともに、各冷陰極蛍光ランプ１の外側周囲をリフレクター１４ａ，１４ｂでそれぞれ覆い、各冷陰極蛍光ランプ１が発した光をリフレクター１４ａ，１４ｂで集光して導光板１５へ端辺から入射させ、導光板１５の表面に配置した集光シート１６を通じて光を液晶パネル１１へ放射する。
【００７９】
一例として、導光板１５は、長さを１６３．５ｍｍ、奥行きを９０ｍｍ、厚さを４ｍｍとする。本バックライト装置は、導光板１５の両端辺に１本ずつ冷陰極蛍光ランプ１を配置した２灯仕様とする。
【００８０】
図２３の断面図に示すように、本実施の形態のエッジライト式のバックライト装置では、冷陰極蛍光ランプ１の長径を導光板の入射光面に対して対向させて配置する。より具体的には、冷陰極蛍光ランプ１の長径方向の面を導光板１５の入射光面に対して略平行に配置する。
【００８１】
図２４は、エッジライト式バックライト装置の別の形態を示す断面図である。同図に示すように、複数の冷陰極蛍光ランプ１を用いる場合には、それぞれの長径方向の面を導光板１５の入射光面に対して略平行に配置する。
【００８２】
図２５は、直下式のバックライト装置の構成を示す組立斜視図である。液晶パネル１１の直下に冷陰極蛍光ランプ１を配置するとともに、冷陰極蛍光ランプ１の外側周囲をリフレクター３６で覆い、各冷陰極蛍光ランプ１が発した光をリフレクター３６で集光し、各冷陰極蛍光ランプ１と液晶パネル１１との間に輝度ムラを低減するために配置されたライトカーテン、拡散板３５を通じて光を液晶パネル１１へ放射する。
【００８３】
図２６の断面図に示すように、直下式のバックライト装置においても冷陰極蛍光ランプ１の長径を拡散板３５の入射光面に対して対向させて配置する。具体的には、冷陰極蛍光ランプ１の長径方向の面を拡散板３５の入射光面に対して略平行に配置する。一例として、拡散板３５は、長さを１６３．５ｍｍ、奥行きを９０ｍｍとする。
【００８４】
同図に示すように、複数の冷陰極蛍光ランプを用いた場合、ランプ間の距離を０ｍｍとすると、各冷陰極蛍光ランプが発光する直接光を拡散させる必要がなく、そのまま面光源として使用することができる。各冷陰極蛍光ランプ間の距離は短い程よく、ランプ間の距離が５０ｍｍ以上になると、発光面全体の輝度が落ちる上に輝度ムラが大きくなる。よって、各冷陰極蛍光ランプ間の距離は、０〜５０ｍｍの範囲とすることが最適である。
【００８５】
また、エッジライト式、直下式の双方において、冷陰極蛍光ランプを複数使用する場合には、各冷陰極蛍光ランプが発する光の配光特性が均一となるように、各冷陰極蛍光ランプの扁平率を設定する。これにより、各冷陰極蛍光ランプは、配置位置によって扁平率が同一あるいは異なることになるが、配向特性が均一となるので発光効率をさらに高めることができる。
【００８６】
次に、エッジライト式のバックライト装置について、断面形状が扁平の冷陰極蛍光ランプ１の短径方向をランプの発光方向へ向けた実施例１と、断面形状が真円の冷陰極蛍光ランプを用いた比較例１とで板面輝度効率を比較する。
【００８７】
比較例１に用いる冷陰極蛍光ランプ６１は、図２７（ａ）の軸方向断面図、同図（ｂ）の径方向側面図に示すように、ガラス管６２として断面形状が真円のものを用いると共に、電極６３ａ，６３ｂとして断面形状が真円のものを用いることの他は、図１に示した実施例１と同様の構成とする。
【００８８】
図２８のグラフに示すように、実施例１の方が比較例１よりも板面輝度が向上することが確認された。例えば消費電力を５Ｗとした場合には、実施例１の板面輝度は、比較例１のものよりも８．５％向上した。
【００８９】
これは、断面形状が真円の冷陰極蛍光ランプは、ランプ内で発生する陽光柱が円周方向において均一に拡散するのに対し、断面形状が扁平の冷陰極蛍光ランプでは、陽光柱が均一に拡散せず、短径方向の陽光柱が収縮するため、短径方向の方がランプ内壁の蛍光体に照射される単位面積あたりの紫外線強度が強くなり、輝度が大幅に向上するためである。
【００９０】
したがって、本実施の形態によれば、断面形状が少なくとも長径と短径とを用いて規定される冷陰極蛍光ランプ１の短径方向で対向するランプ軸方向の面を発光面とすることで、輝度が高い短径方向の光を効率よく用いることができ、輝度を高めることができる。
【００９１】
本実施の形態によれば、エッジライト式のバックライト装置において、冷陰極蛍光ランプ１の長径を導光板１５の入射光面に対して対向させて配置したことで、短径方向の光を効率よく用いることができ、輝度を高めることができる。
【００９２】
本実施の形態においては、直下式のバックライト装置において、冷陰極蛍光ランプ１の長径を拡散板３５の入射光面に対して対向させて配置したことで、短径方向の光を効率よく用いることができ、輝度を高めることができる。
【００９３】
本実施の形態によれば、直下式における各冷陰極蛍光ランプ間の距離を０〜５０ｍｍの範囲としたことで、各冷陰極蛍光ランプ１が発光する直接光を拡散させる必要がなく、拡散板を用いずに並列に配置された冷陰極蛍光ランプ１をそのまま面光源として使用することができる。
【００９４】
本実施の形態によれば、各冷陰極蛍光ランプ１が発する光の配光特性が均一となるように各冷陰極蛍光ランプ１の扁平率を設定したことで、短径方向の光をさらに効率的に用いることができる。
【００９５】
なお、本実施の形態においては、冷陰極蛍光ランプ１の断面形状を扁平としたが、これに限られるものではなく、断面形状が少なくとも長径と短径を用いて規定される形状であればよい。例えば、楕円形としてもよい。また、ガラス管２は、直管形のほか、中央部で折り曲げるようにしたＬ字管形やＵ字管形としてもよい。さらには、冷陰極蛍光ランプとして、ガラス管の内部に水銀を封入しないタイプのものや、電極をガラス管の外部に設けるようにした外部電極タイプのものを用いるようにしてもよい。
【００９６】
また、本実施の形態のエッジライト式においては、導光板１５の対向する両端辺に冷陰極蛍光ランプを配置することとしたが、これに限られるものではない。例えば、導光板の一辺にだけ冷陰極蛍光ランプを配置するようにしてもよいし、導光板１５の端辺にＬ字形やコ字形となるように冷陰極蛍光ランプを配置するようにしてもよい。
【００９７】
［第９の実施の形態］
第８の実施の形態においては、冷陰極蛍光ランプの断面形状を、例えば扁平や楕円といった少なくとも長径と短径を用いて規定される形状とした。このような断面形状の冷陰極蛍光ランプでは、例えば、断面形状が扁平であるガラス管の内部に断面形状が真円の電極が配置されたものであると、断面形状が真円のガラス管を用いた場合と比べて、ガラス管に対する電極の大きさが相対的に小さくなるため、ランプ電圧が高くなり、消費電力が大きくなる。
【００９８】
本実施の形態では、扁平や楕円といった断面形状であってもランプ電圧を低減させ、消費電力の増大を抑制させ得る冷陰極蛍光ランプについて説明する。
【００９９】
ランプ電圧を低減させるためには、陰極降下電圧を低減させる必要がある。陰極降下電圧を低減させる手法としては、電極の放電表面積を大きくすることや材質を変えることが考えられる。そこで、本実施の形態では、まず、電極の断面形状をガラス管の断面形状に合わせることで、電極の表面積を大きくする。
【０１００】
図２９（ａ）は、本実施の形態における冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、断面形状が楕円形のガラス管１２を用いるとともに、ガラス管１２の両端内部に配置される電極１３ａ，１３ｂの断面形状を楕円形とした構成である。その他の構成については、図１と同様であるので、重複した説明は省略する。
【０１０１】
ここでは、一例として、楕円の短径を１．６ｍｍ、長径を３．０ｍｍ、ガラス管１２の長さを１９０ｍとする。電極１３ａ，１３ｂには、断面の楕円形の短径が１．３ｍｍ、長径が２．１ｍｍの有底筒型のものを用いる。その底部の外表面に導電線４ａ，４ｂがそれぞれ接続される。電極１３ａ，１３ｂの材質はＮｉとする。ガラス管１２の内部には、ネオンとアルゴンの混合ガスおよび水銀を封入する。このような構成の冷陰極蛍光ランプを実施例２とする。
【０１０２】
これに対して、比較例２の冷陰極蛍光ランプは、図３０（ａ）の端部断面図、同図（ｂ）の径方向断面図に示すように、断面形状が楕円形のガラス管１２の両端内部に、断面形状が真円形の有底筒型の電極２３ａ，２３ｂを配置した構成である。電極２３ａ，２３ｂの外径は１．３ｍｍとする。その他の構成は、実施例２と同様である。
【０１０３】
図３１のグラフに示すように、実施例２は、比較例２に対してランプ電圧を低減できることが確認された。
【０１０４】
本実施の形態では、さらに電極１３ａ，１３ｂの材質を変えることで、陰極降下電圧を低減させる。具体的には、ランプ電圧を低減させるために、仕事関数が低いＮｉ，Ｍｏ，Ｎｂ、Ｔａ等を電極１３ａ，１３ｂの材質として用いる。ここでは、実施例２の構成において、電極１３ａ，１３ｂの材質をＭｏとしたものを実施例３とする。
【０１０５】
本実施の形態では、さらに、図３２（ａ）の端部断面図、同図（ｂ）の径方向断面図に示すように、電極１３ａ，１３ｂの表面に電子放射性物質６を塗布することで、陰極降下電圧を低減させる。電子放射性物質６は、有底筒型の電極１３ａ，１３ｂの外表面および内表面の双方に塗布するようにする。電子放射性物質６としては例えばセシウムを用いる。ここでは、実施例２の構成において、Ｎｉを材質とする電極１３ａ，１３ｂの表面にセシウムを塗布したものを実施例４とする。
【０１０６】
図３３のグラフに示すように、実施例２のＮｉを、仕事関数がさらに低いＭｏに変えた実施例３では、ランプ電圧が実施例２よりも低くなることが確認された。また、電極１３ａ，１３ｂの表面にセシウムを塗布した実施例４では、ランプ電圧が大幅に低減することが確認された。
【０１０７】
したがって、本実施の形態によれば、ガラス管内部に配置される電極１３ａ，１３ｂの断面形状をガラス管の断面形状に合わせることで、電極の表面積が大きくなり、陰極降下電圧が低減して、ランプ電圧を低減でき、消費電力の増大を抑制することができる。
【０１０８】
本実施の形態によれば、電極１３ａ，１３ｂの材質に仕事関数が低いＮｉ，Ｍｏ，Ｎｂ、Ｔａ等を用いることで、ランプ電圧をさらに低減でき、消費電力の増大を抑制することができる。
【０１０９】
本実施の形態によれば、電極１３ａ，１３ｂの表面に電子放射性物質６を塗布することで、ランプ電圧をさらに低減でき、消費電力の増大を抑制することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態においては、ガラス管の断面形状が楕円形であったので、ガラス管の内部に配置される電極の断面形状を楕円形にしたが、これに限られるものではない。例えば、図３４（ａ）の端部断面図、同図（ｂ）の径方向断面図に示すように、断面形状が扁平形のガラス管を用いる場合には、その内部に配置される電極３３ａ，３３ｂの断面形状を扁平形にする。このように、電極の断面形状をガラス管の断面形状に合わせるようにする。
【０１１１】
本実施の形態で説明した冷陰極蛍光ランプは、第１の実施の形態におけるエッジライト式および直下式の双方のバックライト装置に適用することができる。
【０１１２】
［第１０の実施の形態］
本実施の形態では、少なくとも長径と短径とを用いて規定される冷陰極蛍光ランプの断面形状について、別の形態を説明する。各冷陰極蛍光ランプの基本的な構成については、上記各実施の形態で説明したものと同様であり、ガラス管の断面形状は、少なくとも長径と短径を用いて規定されるものであって、その長径は１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径は０．７〜１０．０ｍｍの範囲である。また、ガス封入圧力は、６．５〜１６．０ｋＰａの範囲である。その他、重複した説明は省略し、異なる点についてだけ説明する。
【０１１３】
図３５の断面図に示すように、ガラス管２２は、断面形状が扁平形を基本とした上で、表面に平面部分を備えるものとする。このような形状も、少なくとも長径と短径とを用いて規定される。
【０１１４】
図３６（ａ）の正面からみた軸方向断面図、同図（ｂ）の径方向側面図、同図（ｃ）のガラス管の径方向断面図、同図（ｄ）の上からみた軸方向断面図に示すように、ガラス管３２の電極３ａ，３ｂが配置される部分の断面形状を真円とし、電極間に挟まれた中央部分の断面形状だけを楕円とする。一例として、ガラス管３２の長さを２００ｍｍ、電極間距離を１９０ｍｍとする。真円部分の内径を２．４ｍｍ（外径を３．０ｍｍ）とする。楕円部分の短径を１．６ｍｍ、長径を３．０ｍｍとする。
【０１１５】
図３６を用いて説明した冷陰極蛍光ランプを実施例５とし、ガラス管を直管型としてその断面形状を真円とした冷陰極蛍光ランプを比較例３とする。比較例３は、ガラス管３２の内径を２．４ｍｍ（外径を３．０ｍｍ）、長さを２００ｍｍ、電極間距離を１９０ｍｍとする。実施例５と比較例３は、ともにランプ電流を５ｍＡとする。
【０１１６】
図３７の表に示すように、実施例５は、比較例３に対して輝度が９．２％、全光束が９．７％向上することが確認された。
【０１１７】
図３８（ａ）の軸方向側面図、同図（ｂ）の径方向側面図、同図（ｃ）のガラス管の断面図に示すように、１つのガラス管４２に２種類以上の断面形状を含むようにする。図２２では、ガラス管４２の断面形状を水平方向に長径が位置する楕円形とし、この形を基本とした上で、その一部を鉛直方向に長径が位置する楕円形とした構成を示している。
【０１１８】
本実施の形態で説明した各例の冷陰極蛍光ランプは、いずれも第１の実施の形態におけるエッジライト式および直下式の双方のバックライト装置に適用することができる。
【０１１９】
［第１１の実施の形態］
前述したように、ガラス管の断面形状が扁平や楕円といった長径と短径で規定される冷陰極蛍光ランプは、陽光柱が均一に拡散せず、短径方向の陽光柱が収縮する傾向にあるため、短径方向の蛍光体に照射される単位面積あたりの紫外線強度が強くなり輝度が大幅に向上する。したがって、この種の冷陰極蛍光ランプは、円周方向の輝度分布が異なることになる。
【０１２０】
このため、図２６を用いて説明したように、複数の冷陰極蛍光ランプ１の長径方向の面を拡散板３５の入射光面に対してほぼ平行に設置した場合、冷陰極蛍光ランプ１から拡散板３５に直接入射する光を増加させることはできるが、板面上では輝度ムラが発生する。
【０１２１】
本実施の形態では、冷陰極蛍光ランプの設置角度を変えることで上記のような輝度ムラを低減した直下式のバックライト装置について説明する。なお、以下で用いる各冷陰極蛍光ランプ１の基本的な構成は、図２１を用いて説明したものと同様とする。
【０１２２】
図３９は、本実施形態における第１のバックライト装置の構成を示す断面図である。本バックライト装置は、少なくとも１本以上の冷陰極蛍光ランプを、長径方向の面が拡散板の入射光面に対して平行ではない角度となるように設置した構成である。同図では、一例として、６灯の冷陰極蛍光ランプ１について、扁平形状の長径方向の面が拡散板の入射光面に対して、中央部分から左右に３灯ずつ径方向に＋４５度又は−４５度傾くように設置された状態を示す。
【０１２３】
図４０は、本実施形態における第２のバックライト装置の構成を示す断面図である。本バックライト装置は、端部に配置される冷陰極蛍光ランプについては、長径方向の面が拡散板の入射光面に対して径方向に＋４５度又は−４５度傾くように設置し、端部以外に設置される冷陰極蛍光ランプについては長径方向の面が拡散板の入射光面に対して平行となるように設置した構成である。
【０１２４】
図４１は、本実施形態における第３のバックライト装置の構成を示す断面図である。本バックライト装置は、扁平率の異なる複数の冷陰極蛍光ランプを設置した構成である。ここでは一例として、バックライト装置の中央部から、ガラス管の断面形状が扁平率０％（真円形）、扁平率４７％（長径３．０ｍｍ、短径１．６ｍｍ）、扁平率６３％（長径３．２ｍｍ、短径１．２ｍｍ）の冷陰極蛍光ランプを左右対称に配置した構成を示す。
【０１２５】
図４２は、本実施形態における第４のバックライト装置の構成を示す断面図である。本バックライト装置は、ガラス管の断面形状が異なる複数の冷陰極蛍光ランプを設置した構成である。同図では一例として、バックライト装置の端部には光の拡散特性に優れている断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプを設置し、その内側に断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプを設置し、中央部に最も高輝度が得られる断面が四角形状の冷陰極蛍光ランプを設置した構成である。
【０１２６】
図４３は、本実施形態のバックライト装置による輝度分布を示す図である。同図(ａ)，(ｂ)，(ｃ)，(ｄ)は、それぞれ第１，第２，第３，第４のバックライト装置の輝度分布にそれぞれ対応する。
【０１２７】
ここでは、第１,第２，第４のバックライト装置における断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプについては、その長径が３．２ｍｍ、短径が１．２ｍｍの扁平率６３％の扁平形とした。また、各冷陰極蛍光ランプについては、ガラス管の長さを２００ｍｍとし、ガラス管の両端内部部にそれぞれ電極を封着し、放電空間にはネオンとアルゴンの混合ガス及び水銀を封入した。各バックライト装置は、拡散板の板面をＷ１９０ｍｍ×Ｈ１４０ｍｍの１０インチとし、６灯仕様とした。また、各冷陰極蛍光ランプ間の距離は１５ｍｍとした。
【０１２８】
図４４は、比較例のバックライト装置による輝度分布を示す図である。同図（ａ）は断面形状が真円形の６本の冷陰極蛍光ランプを用いたバックライト装置についての輝度分布であり、同図（ｂ）は断面形状が扁平形の６本の冷陰極蛍光ランプを全て長径方向の面が拡散板の入射光面に対して平行となるように設置したバックライト装置についての輝度分布である。
【０１２９】
図４３，４４では、板面上で４×９ポイントの測定点をとり、最も高輝度であるポイントを１００％とし、低輝度となる四隅のポイントをその相対値で示した。
【０１３０】
これらの図に示されるように、本実施形態のバックライト装置は、比較例のものと比べて輝度ムラが低減されることが確認された。
【０１３１】
［第１２の実施の形態］
本実施の形態では、導電線をガラス管端部に封着する際に、ガラスビーズを用いずに直接封着するようにした冷陰極蛍光ランプについて説明する。図４５（ａ）は、本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。
【０１３２】
本冷陰極蛍光ランプは、ガラス管２の端から端まで同一形状の扁平形または楕円形であり、放電空間とガラス管外形の断面形状が同形状のものである。このガラス管２の内壁面には蛍光体が塗布され、ガラス管２の両端内部には一対の冷陰極からなる電極３ａ，３ｂが配置されている。電極３ａ，３ｂはニッケルからなる平板電極であり、電極３ａ，３ｂにはそれぞれ導電線４ａ，４ｂが接続される。導電線４ａ，４ｂは、ピンチシール法によりガラス管２の端部にそれぞれ直接封着されており、電極３ａ，３ｂを固定するとともに、外部から供給されてきた電力を電極３ａ，３ｂに供給する。ガラス管２の内部には、放電媒体として、アルゴン、ネオンのうち少なくとも１種の希ガス及び水銀が封入される。
【０１３３】
本冷陰極蛍光ランプは、導電線４ａ，４ｂとガラス管２の端部とをピンチシール法により直接封着させた構成である。この封着構造は、図１，１４，１５，１８，１９を用いて説明したそれぞれの実施形態に適用できる。
【０１３４】
図４６は、導電線４をガラス管２の端部に直接封着する工程を示す図である。まず、全長に渡って断面形状が扁平形または楕円形のガラス管２を用いて、ガラス管２の両端内部に電極３を挿入し、封着部分となるガラス管端部の側面をバーナー等で加熱する。次に、導電線４とガラス管端部とをピンチャー治具４５ａ，４５ｂを用いてピンチシール法により直接封着する。次に、封着した部分をガラス管２の中央部分と同一の断面形状となるように形成する。
【０１３５】
図４７は、本冷陰極蛍光ランプの軸方向の輝度特性を示すグラフである。実施例は、ガラス管２の断面の短径を１．０、長径を４．３ｍｍ、ガラス管２の長さを２００ｍｍ、ガラス管２の断面形状を全て扁平形とし、導電線はピンチシール法によりガラス管端部に直接封着した。比較例は、基本的な寸法は実施例と同様であるが、ガラス管２の電極が挿入される端部の断面形状を真円形、発光部分の断面形状を扁平形とした。
【０１３６】
同図のグラフから、実施例と比較例とでは、冷陰極蛍光ランプの中央の発光部分の輝度は変わらないが、ピンチシール法により封着することで、無効発光長が短くなり、端部の電極付近の輝度は実施例の方が高くなることが確認された。
【０１３７】
したがって、本実施の形態によれば、導電線４とガラス管２の端部とをピンチシール法により直接封着したことで、ガラス管２が端から端まで断面が同一形状の楕円形または扁平形の冷陰極蛍光ランプを作製することができる。これにより、冷陰極蛍光ランプを組み込んだバックライト装置において指向性を容易に引き出すことができる。
【０１３８】
［第１３の実施の形態］
本実施の形態では、冷陰極蛍光ランプのガラス内壁面に被着された蛍光体被膜の適切な膜厚について説明する。本実施形態における冷陰極蛍光ランプは、上記各実施の形態で説明した冷陰極蛍光ランプと基本的には同様の構成であるが、その特徴は、長径方向の蛍光体被膜の膜厚を短径方向のものよりも厚く形成したことにある。
【０１３９】
図４８（ａ）は、断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプの断面図、図４８（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプの断面図である。両者について、ガラス管２の内壁面に形成された蛍光体被膜５は、長径方向の方が短径方向よりも厚く形成されている。
【０１４０】
長径方向に拡散した紫外線は、蛍光体被膜５により可視光に変換されてからガラス管内に反射される。長径方向の蛍光体被膜５が厚く形成された場合には、ガラス管内に反射される割合が高くなる。その反射された可視光が、膜厚の薄い短径方向からガラス管外に放出されるので、短径方向の輝度が向上することになる。
【０１４１】
一例として、ガラス管２を長さ２００ｍｍとし、その断面を長径４．１ｍｍ、短径１．５ｍｍの楕円形状とし、ガラス管２の両端内部に冷陰極からなる内部電極を配置する。ガラス管内には放電媒体としてアルゴン、ネオン、キセノン等の少なくとも一種の希ガス及び水銀を封入する。実施例では蛍光体被膜５の長径方向の厚さを短径方向よりも厚くし、比較例では蛍光体被膜５を均一の厚さとする。図４９のグラフに示すように、実施例は、比較例に比べてランプ電流が６ｍＡのときの短径方向の輝度が５％以上向上することが確認された。
【０１４２】
上記の蛍光体被膜は、１層に限られるものではなく、２層としてもよい。図５０は蛍光体被膜を２層とした場合の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ａ）は、断面形状が楕円形のもの、同図（ｂ）は、断面形状が扁平形のものをそれぞれ示している。
【０１４３】
図５０（ａ）では、ガラス管２の内壁面に直接形成された蛍光体被膜５ａは、直径方向と短径方向とで膜厚がほぼ均一であるが、蛍光体被膜５ａの内壁面に形成された蛍光体被膜５ｂは、長径方向の方が短径方向よりも厚く形成されている。図５０（ｂ）は、ガラス管２の楕円形状が扁平形となっているが、蛍光体被膜５ａと５ｂの関係については図５０（ａ）と同様である。このように蛍光体被膜を２層にした場合も、長径方向の蛍光体被膜を短径方向よりも厚く形成することで、短径方向における輝度の向上を図ることができる。
【０１４４】
また、蛍光体被膜は、１層目と２層目の双方について長径方向を短径方向よりも厚く形成するようにしてもよい。図５１（ａ）は、この場合の断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプの断面図、図５１（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプの断面図である。このように、蛍光体被膜５ａと５ｂの双方について、長径方向のものを短径方向よりも厚く形成することで、短径方向における輝度の向上を図ることができる。
【０１４５】
また、蛍光体被膜は、短径方向の光を放出する側のものを除いて厚く形成するようにしてもよい。図５２（ａ）は、この場合の断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプの断面図、図５２（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプの断面図である。このように、短径方向の光を放出する側の蛍光体被膜を除き、他の部分の蛍光体被膜を厚く形成することで、光を放出する側の蛍光体被膜が開口部（アパーチャ）として作用し、短径方向における輝度の向上を図ることができる。
【０１４６】
図５３は、蛍光体被膜の膜厚と反射輝度の相対値の関係を示すグラフである。同図に示すように、長径方向の蛍光体被膜は、膜密度が高く反射効果が高い小粒子蛍光体を用いた場合、膜厚が２０μｍで反射輝度が飽和点に達する。よって、反射光の割合を多くし、短径方向の輝度を向上させるためには長径方向の蛍光体被膜を２０μｍ以上の膜厚とすることが望ましい。
【０１４７】
また、短径方向の蛍光体被膜は、膜密度が低く透過効率が高い大粒子蛍光体を用いた場合、膜厚が３０μｍで反射輝度が飽和点に達する。よって、透過光の割合を多くするためには、短径方向の蛍光体被膜を３０μｍ以下の膜厚とすることが望ましい。
【０１４８】
したがって、本実施の形態によれば、長径方向の蛍光体被膜５を短径方向のものよりも厚く形成したことで、長径方向へ拡散した紫外線が蛍光体被膜５により可視光に変換され反射される割合が高くなり、その反射された可視光が膜厚の薄い短径方向からガラス管外へ放出されるので短径方向の輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】同図（ａ）は第１実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。
【図２】扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフである。
【図３】長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。
【図４】陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示す。
【図５】エッジ式バックライトに冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。
【図６】直下式バックライトに冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。
【図７】実施例の冷陰極蛍光ランプを直下式バックライト装置に組み込んだ場合の消費電力と板面輝度との関係を示すグラフである。
【図８】同図（ａ）は第２実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図、同図（ｄ）は軸方向の平断面図である。
【図９】同図（ａ）は第２実施形態における別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図、同図（ｄ）は軸方向の平断面図である。
【図１０】同図（ａ）は第３実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図、同図（ｂ）は径方向断面図である。
【図１１】第３実施形態の冷陰極蛍光ランプを直下式のバックライト装置に組み込んだ場合の構成を示す断面図である。
【図１２】比較例の冷陰極蛍光ランプを組み込んだバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図１３】同図（ａ）は第３実施形態における別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図、同図（ｂ）は径方向断面図である。
【図１４】同図（ａ）は第４実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の断面図であ
【図１５】同図（ａ）は第５実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図であ
【図１６】同図（ａ）は第６実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）はその側断面図である。
【図１７】第７実施形態における第１の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図である。
【図１８】同図（ａ）は、第７実施形態における第２の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は軸方向の側面断面図である。
【図１９】同図（ａ）は、比較例の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は、その軸方向の側断面図である。
【図２０】同図（ａ）は、第７実施形態における第３の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はその径方向断面図である。
【図２１】同図（ａ）は、第１の実施の形態におけるバックライト装置に用いられる冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＸ−Ｘで示す部分の径方向断面図である。
【図２２】第８実施形態におけるエッジライト式のバックライト装置の構成を示す組立斜視図である。
【図２３】上記エッジライト式のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図２４】別のエッジライト式のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図２５】第８実施形態における直下式のバックライト装置の構成を示す組立斜視図である。
【図２６】上記直下式のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図２７】同図（ａ）は、比較例１の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向側面図である。
【図２８】実施例１と比較例１について消費電力と板面輝度との関係を示すグラフである。
【図２９】同図（ａ）は、第９の実施の形態における冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。
【図３０】同図（ａ）は、比較例２の冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。
【図３１】実施例２と比較例１についてランプ電流とランプ電圧との関係を示すグラフである。
【図３２】同図（ａ）は、第９の実施の形態における別の冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。
【図３３】実施例２，３，４についてランプ電流とランプ電圧との関係を示すグラフである。
【図３４】同図（ａ）は、第９の実施の形態におけるさらに別の冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。
【図３５】第１０実施形態における別の冷陰極蛍光ランプのガラス管の形状を示す断面図である。
【図３６】同図（ａ）は、第３の実施の形態におけるさらに別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す正面からみた軸方向断面図であり、同図（ｂ）は、径方向側面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ部におけるガラス管の断面図であり、同図（ｄ）は、上からみた軸方向断面図である。
【図３７】実施例５と比較例３について輝度と全光束を示す表である。
【図３８】同図（ａ）は、第３の実施の形態におけるさらに別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向側面図であり、同図（ｂ）は、径方向側面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ部におけるガラス管の断面図である。
【図３９】第１１実施形態における第１のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図４０】第１１実施形態における第２のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図４１】第１１実施形態における第３のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図４２】第１１実施形態における第４のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図４３】第１１実施形態の各バックライト装置についての板面輝度分布を示す図であり、同図(ａ)，(ｂ)，(ｃ)，(ｄ)は第１，第２，第３，第４のバックライト装置にそれぞれ対応する。
【図４４】比較例のバックライト装置についての板面輝度分布を示す図である。
【図４５】同図（ａ）は第１２実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。
【図４６】導電線をガラス管端部に直接封着する工程を示す図である。
【図４７】第１２実施形態の冷陰極蛍光ランプの軸方向輝度特性を示すグラフである。
【図４８】同図（ａ）は、蛍光体被膜について長径方向の方が短径方向よりも厚く形成された場合の断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ｂ）は、同じ場合の断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプの断面図である。
【図４９】実施例と比較例についてランプ電流と輝度との関係を示すグラフである。
【図５０】蛍光体被膜を２層とした場合の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ａ）は、断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプ、同図（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプをそれぞれ示す。
【図５１】蛍光体被膜の１層目と２層目について長径方向のものを短径方向よりも厚く形成した場合の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ａ）は、断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプ、同図（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプをそれぞれ示す。
【図５２】蛍光体被膜について短径方向の光を放出する側のものを除いて厚く形成した場合の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ａ）は、断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプ、同図（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプをそれぞれ示す。
【図５３】蛍光体被膜の膜厚と反射輝度の相対値の関係を示すグラフである。
【図５４】従来の扁平形の冷陰極蛍光ランプの構成を示す斜視図である。
【図５５】従来の大型の冷陰極蛍光ランプの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５０】
１…冷陰極蛍光ランプ
２，１２，２２，３２，４２…ガラス管
３ａ，３ｂ…電極，４ａ，４ｂ…導電線
５…蛍光体，６…電子放射性物質
１１…液晶パネル，１３ａ，１３ｂ…電極
１４ａ，１４ｂ，３６…リフレクター
１５…導光板，１６…集光シート
２３ａ，２３ｂ…電極
３３ａ，３３ｂ…電極
３５…拡散板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶モニタや液晶ディスプレイ等の背面照明用光源、小型照明用の光源等として用いられる冷陰極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶モニタや液晶ディスプレイ等の液晶パネルに用いられるバックライト装置は、エッジライト式と直下式の２つのタイプに大別される。
【０００３】
エッジライト式は、液晶パネルの直下に導光板を配置し、この導光板の対向する両端辺に冷陰極蛍光ランプを配置するとともに、冷陰極蛍光ランプの外側周囲をリフレクターで覆い、冷陰極蛍光ランプが発した光をリフレクターで集光して導光板へ端辺から入射させ、導光板の表面に配置した集光シートを通じて光を液晶パネルへ放射する方式である。
【０００４】
直下式は、液晶パネルの直下に複数の冷陰極蛍光ランプを配置するとともに、冷陰極蛍光ランプの外側周囲をリフレクターで覆い、冷陰極蛍光ランプが発した光をリフレクターで集光し、冷陰極蛍光ランプと液晶パネルの間に輝度ムラを防ぐために配置したライトカーテン、拡散板を通じて光を液晶パネルへ放射する方式である。
【０００５】
エッジライト式、直下式に関らず、冷陰極蛍光ランプは、その断面形状が真円形であるため、円周方向に均一に発光する。
【０００６】
ところで、市場では、液晶表示装置の高精細化が進み、バックライト装置の大光量化が求められている。一般的に細管の冷陰極蛍光ランプを多数本並べて高輝度化を図っていたが、バックライト板面輝度の均一性を確保することが難しいという問題があった。この問題を解決するために、バックライト装置の発光板面と同じ形状の発光面をもつ扁平の断面形状を持った冷陰極蛍光ランプの開発が行われている（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００７】
特許文献１、２に記載の冷陰極蛍光ランプは、ビューファインダーなどに用いられる小型液晶表示装置のバックライト装置用として開発されたものである。これは、図５４の斜視図に示すように、冷陰極蛍光ランプ９３が、液晶パネル９２の表面積と同等の広さの発光面を持つものであり、モニターやＴＶ等に用いられる大型液晶表示装置には不向きである。
【０００８】
このため、大型の面光源としては、図５５の斜視図に示すように、平板ガラス９５ａ，９５ｂを間隙を持たせて気密封着し、その間隙を放電空間とした大型の冷陰極蛍光ランプも開発されている。
【特許文献１】特開平９−２４５７３６号公報
【特許文献２】実開平５−６８０６８号公報
【特許文献３】特開平２−７３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、断面が扁平形状の冷陰極蛍光ランプでは、蛍光ランプ内のガス圧分布のバラツキあるいはバルブ形状のバラツキ等に起因して均一の放電を得ることが難しく、均一な板面発光の実現が難しいという問題があった。
【００１０】
また、断面が扁平形の冷陰極蛍光ランプは製造が難しく、また液晶パネルと同等以上の大きさと薄型化が要求されるので、放電空間の幅が広く厚さが薄くなることから陽光柱が収縮しやすい問題が生じる。陽光柱が収縮すると、その収縮陽光柱部分の輝度が極端に高くなり、板面輝度の均一化を図るはずの面光源であるにもかかわらず、発光面に輝度ムラが顕著に現われる。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、断面形状を少なくとも長径と短径を用いて規定した場合に輝度ムラを防止するとともに十分な輝度が得られるようにした冷陰極蛍光ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の本発明は、ガラス管の内壁面に蛍光体被膜を有し、ガラス管内に希ガスおよび水銀が封入され、ガラス管の両端部に一対の電極を備えた冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管の放電空間の断面形状が少なくとも長径と短径を用いて規定され、その長径を１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、前記希ガスの封入は、６０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６ｋＰａの範囲で封入したことを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、長径を１．２〜１４．０ｍｍ、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲にそれぞれ設定したことで、拡散陽光柱が得られる。すなわち、直円形状のガラス管に対して長径を１４．０ｍｍ以下とし、短径を０．７ｍｍ以上に設定して扁平形状とすることにより、収縮陽光柱が発生することを防ぐようにしている。これにより、放電空間の断面形状は細い扁平形や楕円形に規定されるので、輝度ムラが防止され、導光板や拡散板への入射効率も向上する。なお、本冷陰極蛍光ランプは、複数本をバックライト装置に設置するものである。
また、６０〜９９．９％のネオンと残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲でガラス管内に封入したことで、冷陰極蛍光ランプの発光効率が最適にするためのガス種、ガスを設定し、十分な輝度が得られるようにしている。
【００１４】
第２の本発明は、エッジ式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプであって、放電空間の断面形状は、長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を８〜８０％の範囲としたことを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、エッジ式バックライトに組み込まれる冷陰極蛍光ランプについて上記の設定をすることで、断面形状が真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて発光効率を５％以上向上させるようにしている。
【００１６】
第３の本発明は、直下式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプであって、放電空間の断面形状は、長径を１．８〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を１５〜９０％の範囲としたことを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、直下式バックライトに組み込まれる冷陰極蛍光ランプについて上記の設定をすることで、断面形状が真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて発光効率を５％以上向上させるようにしている。
【００１８】
第４の本発明は、上記冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管の放電空間のうち電極を備える両端部の断面形状を略真円形としたことを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、ガラス管の電極を備える両端部の断面形状を略真円形としたことで、断面形状が略真円形の電極を用いることができ、長寿命化を図るようにしている。
【００２０】
第５の本発明は、上記冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管は、その放電空間の断面形状が楕円を基本としたものであって、ランプ設置側に平面部分を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、冷陰極蛍光ランプの設置側に平面部分を備えたことで、冷陰極蛍光ランプを容易に固定でき設置方向を統一できるようにするとともに、楕円部分による光放射面がバックライト装置の光入射面側に向くように配置することによって、光が拡散して板面輝度ムラを低減できるようにしている。
【００２２】
第６の本発明は、上記冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管の外形の断面形状を長方形としたことを特徴とする。
【００２３】
本発明にあっては、ガラス管の外形の断面形状を長方形としたことで、冷陰極蛍光ランプを容易に固定でき設置方向を統一できるようにするとともに、冷陰極蛍光ランプの発光面にゆがみがないことから、板面上の輝度ムラをより低減できるようにしている。
【００２４】
第７の本発明は、上記冷陰極蛍光ランプにおいて、前記ガラス管の放電空間の断面形状が扁平形であって、ガラス管の軸方向中央部の扁平率を小さく、管端になるに従い扁平率を大きくしたことを特徴とする。
【００２５】
本発明にあっては、軸方向中央部の扁平率を管端よりも小さく、管端になるに従い扁平率を大きくしたことで、冷陰極蛍光ランプの配光が管端になるほど明るくなるので、エッジ式などの端部の輝度が低下しやすいバックライト装置に適用した場合に高輝度が得られる。
【００２６】
第８の本発明は、前記蛍光体被膜は、長径方向の方が短径方向のものよりも厚く形成されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明にあっては、長径方向の蛍光体被膜を短径方向のものよりも厚く形成したことで、長径方向へ拡散した紫外線が蛍光体被膜により可視光に変換され反射される割合が高くなる。その反射された可視光が膜厚の薄い短径方向からガラス管外へ放出されるので短径方向の輝度が向上する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の冷陰極蛍光ランプによれば、放電空間の断面形状が少なくとも長径と短径を用いて規定される場合の輝度ムラを防止できるとともに輝度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３０】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は、そのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプ１は、ガラス管２の内壁面に蛍光体被膜が塗布され、ガラス管１の内部に希ガスおよび水銀が気密に封入され、ガラス管１の両端内部には一対の冷陰極からなる電極３ａ，３ｂを備える。電極３ａ，３ｂはニッケルからなる板状電極であり、それぞれ導電線４ａ，４ｂが接続される。導電線４ａ，４ｂはガラス管２の両端部に封着されており、電極３ａ，３ｂを固定するとともに、外部から供給されてきた電力を各電極３ａ，３ｂに供給する。
【００３１】
ガラス管１の放電空間の断面形状は、少なくともガラス管の内寸法長径２ｌと短径２Ｓを用いて規定され、その長径は１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径は０．７〜１０．０ｍｍの範囲である。すなわち、断面形状を真円形ではなく、細い扁平形や楕円形にすることで、拡散陽光柱が得られるようにして、輝度ムラを防ぐとともに導光板や拡散板への入射効率を向上させる。ガラス管１の放電空間の断面形状は、例えば楕円形や扁平形とする。ここでは、一例として放電空間の断面形状を先端から終端まで同一形状とする。以下、長径２ｌは「長径」、短径２Ｓは「短径」と適宜略記する。
【００３２】
図２は、扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフである。同グラフでは、一例として、放電空間の短径を３．０ｍｍで一定にし、長径２ｌを変えることにより扁平率を変えた場合を示している。同図の相対全光束は、断面が真円形状（長径＝短径）の全光束を１００％とした。同グラフによると、長径が１４．０ｍｍ（扁平率７８．５％）よりも短い場合、すなわち扁平率が７８％よりも低い領域では、長径を長くする（扁平率を大きくする）ほど光束は向上するが、長径が１５．０ｍｍ以上に長くなると（扁平率が８０％以上になると）急激に光束が低下している。これは、長径が１４．０ｍｍの範囲までは陽光柱が拡散するが、１５．０ｍｍ以上になる陽光柱が収縮し、一部の蛍光体被膜しか発光しなくなるためである。
【００３３】
図３は、長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。同図に示すように、長径について拡散陽光柱が形成される範囲、すなわち収縮陽光柱が発生しない範囲は１４．０ｍｍ以下である。一方、長径を１．２ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、長径は、１．２ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。同図は、長径が１．２〜５．０ｍｍの範囲では短径が０．７ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難いことを示している。また、長径が５．０〜９．０ｍｍの範囲では短径が１．０ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難く、長径が９．０〜１４．０ｍｍの範囲では短径が１．５ｍｍ以下では陽光柱が拡散し難いことを示している。
【００３４】
短径についてはバックライト装置の薄型化を図るため１０．０ｍｍを越えて長くすべきではなく、また０．７ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、短径は、０．７ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。
【００３５】
また、希ガスは、６０．０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲で封入する。これは、冷陰極蛍光ランプを効率よく点灯させるためには、封入されるガス種、ガス圧によりランプ温度を最適化する必要があるところ、発光効率が最適となる封入ガスの設定範囲を定めたものである。
【００３６】
ここでは、一実施例として、長径を３．０ｍｍ（外寸法３．５ｍｍ）、短径を１．６ｍｍ（外寸法２．２ｍｍ）、扁平率４７％の扁平形の冷陰極蛍光ランプを用いる。比較例の冷陰極蛍光ランプは、断面形状を直径が２．０ｍｍ（外寸法３．０ｍｍ）の真円形とする。実施例、比較例ともにガラス管２の長さを２００ｍｍとし、ガラス管内にはアルゴン：ネオン＝１：９とする混合ガスおよび水銀を８ｋＰａの封入圧力で封入する。
【００３７】
図４は、陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示す。同図は、実施例のように放電空間の断面形状を扁平にしても、比較例の断面形状が真円形の場合と比べて陽光柱の状態に大きな違いはなく、拡散陽光柱となっており、発光効率が低下する収縮陽光柱とはならないことを示している。
【００３８】
図５は、エッジ式バックライトに冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。エッジ式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプは、液晶表示装置の薄型化・狭額縁化が要求されるため、長径は最大で３．５ｍｍとした。図５では、断面形状が内寸法２．０ｍｍ（外寸法２．４ｍｍ）の真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて扁平率２５〜８０％の領域は発光効率が５％以上向上し、扁平率８〜４６％の領域は発光効率が１０％以上向上する結果が得られた。同図より、断面形状の長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とする。エッジ式バックライトのランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝は８〜８０％の範囲が好ましい。
【００３９】
図６は、直下式バックライトに冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。断面形状の長径を１．８〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とする。図６では、断面形状が内寸法３．０ｍｍ（外寸法４．０ｍｍ）の真円形の冷陰極蛍光ランプに比べて扁平率１５〜６４％の領域は発光効率が５％以上向上し、扁平率４４〜９０％の領域は発光効率が１０％以上向上する結果が得られた。直下式バックライトの場合はエッジ式よりも扁平率が大きい領域の方が発光効率が向上するので、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を１５〜９０％の範囲とする。
【００４０】
図７は、上記実施例の冷陰極蛍光ランプを直下式バックライト装置に組み込んだ場合の消費電力と板面輝度との関係を示すグラフである。バックライト装置としては、１０インチのものを使用し、冷陰極蛍光ランプを６灯使用した。一例として、消費電力を６灯分で１８Ｗとしたときの板面輝度を比較すると、実施例では比較例に比べて効率が約１２％向上することが確認された。
【００４１】
したがって、本実施の形態によれば、ガラス管の断面形状の長径を１．２〜１４．０ｍｍ、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲にそれぞれ設定したことで、放電空間の断面形状が細い扁平形や楕円形に規定され、収縮陽光柱の発生を防いで拡散陽光柱が得られるので、輝度ムラを防止できるとともに、導光板や拡散板への入射効率を向上でき、もって十分な輝度を得ることができる。
【００４２】
本実施の形態によれば、６０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲でガラス管内に封入したことで、冷陰極蛍光ランプの発光効率を最適にすることができる。
【００４３】
本実施の形態によれば、エッジ式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプについて、断面形状の長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率を８〜８０％の範囲としたことで、断面形状が真円形のものと比べて発光効率を５％以上向上させることができる。
【００４４】
本実施の形態によれば、直下式バックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプについて、断面形状の直径を１．８〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率を１５〜９０％の範囲としたことで、断面形状が真円形のものと比べて発光効率を５％以上向上させることができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、ガラス管の放電空間の断面形状を先端から終端まで同一の形状としたことで、エッジ式、直下式にかかわらずバックライト装置の薄型化を図ることができる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態のように、ガラス管の放電空間の断面形状を先端から終端まで同一の楕円形や扁平形といった形状にした場合には、バックライト装置の薄型化を図れる一方、ガラス管の両端部に設置される電極の形状が平板形等となり大きさが制限されるため、消費電力が増加したり寿命が短くなるという問題が生じる。このため、長寿命であることが要求されるモニターやＴＶといった用途には不向きである。そこで、本実施の形態では、ガラス管の電極を備える両端部の断面形状を略真円形のまま残した構成とする。以下、具体的に説明する。
【００４７】
図８（ａ）は本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図、同図（ｄ）は本冷陰極蛍光ランプの平断面図である。
【００４８】
図８に示すように、ガラス管２の断面形状は基本的には楕円であるが、電極３ａ，３ｂが配置される両端部においてはガラス管２の断面形状は略真円形となっている。これにより、電極３ａ，３ｂには、従来も用いていた円筒形や有底筒状のものを用いることができる。なお、同図では、Ａ−Ａ部の真円形とＢ−Ｂ部の楕円形とで中心がずれた例を示している。その他の構成については、第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００４９】
図９（ａ）は本実施形態における別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）はＢ−Ｂ部の径方向断面図、同図（ｄ）は本冷陰極蛍光ランプの平断面図である。
【００５０】
図９に示すように、本冷陰極蛍光ランプも、電極３ａ，３ｂが配置される両端部においてはガラス管２の断面形状を略真円形とし、電極３ａ，３ｂに挟まれた中央部分におけるガラス管２の断面形状を楕円としている。同図では、Ａ−Ａ部の真円形とＢ−Ｂ部の楕円形の中心を一致させた例を示している。その他の構成については、第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００５１】
図８および図９のいずれの冷陰極蛍光ランプも、その寸法は、例えばガラス管２の長さを２００ｍｍ、電極間距離を１９０ｍｍ、真円部分の内を２．０ｍｍ（外径を３．０ｍｍ）、楕円部分の短径を１．６ｍｍ、長径を３．０ｍｍとする。
【００５２】
したがって、本実施の形態によれば、ガラス管の電極を備える両端部の断面形状を略真円形としたことで、従来用いていた断面形状が略真円形の電極を用いることができ、長寿命化を図ることができる。
【００５３】
［第３の実施の形態］
図１０（ａ）は本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図、同図（ｂ）は径方向断面図である。同図に示すように、本冷陰極蛍光ランプは、断面形状を楕円を基本とし、バックライト装置に設置する際のランプ設置側に平面部分を備えた構成である。このような形状も、少なくとも長径と短径を用いて規定される。その他の構成については第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００５４】
図１１は、本冷陰極蛍光ランプを直下式のバックライト装置に組み込んだ場合の構成を示す断面図である。同図に示すように、複数の本冷陰極蛍光ランプは、その平面部分がリフレクター３６の底面に位置し、楕円部分による光放射面が拡散板３５、すなわちバックライト装置の光入射面側に向くように配置される。
【００５５】
図１２は、比較例の冷陰極蛍光ランプを組み込んだバックライト装置の構成を示す断面図であり、断面形状が真円形の複数の冷陰極蛍光ランプ９１が設置された状態を示す。
【００５６】
本実施の形態によれば、冷陰極蛍光ランプの構成として、断面形状には楕円形を基本とし、ランプ設置側に平面部分を備えたことで、ランプを容易に固定でき設置方向を統一できるとともに、楕円部分による光放射面がバックライト装置の光入射面側に向くように配置することによって、光が拡散し板面上の輝度ムラを低減することができる。
【００５７】
また、図１３に示すように、ガラス管２の放電空間の断面形状を扁平形あるいは楕円形にする一方で、ガラス管２の外形の断面形状を長方形としてもよい。この場合には、ランプを容易に固定でき設置方向を統一できるとともに、冷陰極蛍光ランプの発光面にゆがみがなく、板面上の輝度ムラをより低減することができる。
【００５８】
［第４の実施の形態］
図１４（ａ）は、本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の断面図、同図（ｃ）は本冷陰極蛍光ランプの軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の断面図である。本冷陰極蛍光ランプの構成は、ガラス管の放電空間の断面形状を軸方向に連続的に変化させた構成である。同図では、軸方向中央部の扁平率を管端よりも小さく、管端になるに従い扁平率を大きくした構成を示す。ここでは、一例として、ランプ中央部の内径を２．０ｍｍ（外径を３．０ｍｍ）の真円形、管端の短径を１．６ｍｍ、長径を３．０ｍｍとし、中央部から管端に向かって扁平率が漸増する。なお、その他の構成については、第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００５９】
本実施の形態によれば、軸方向中央部の扁平率を小さく、管端になるに従い扁平率を大きくしたことで、冷陰極蛍光ランプの配光が管端になるほど明るくなるので、エッジ式などの端部の輝度が低下しやすいバックライト装置に適用した場合に高輝度を得ることができる。
【００６０】
また、バックライト装置の配光特性に合わせて軸方向の扁平率を変えることにより、どのようなバックライト装置においても均一な板面輝度分布を得ることが可能になる。
【００６１】
［第５の実施の形態］
図１５（ａ）は本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は本冷陰極蛍光ランプの軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。同図に示すように、本冷陰極蛍光ランプは、ガラス管２の放電空間の断面形状を長方形とした構成である。その他の構成については第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００６２】
放電空間の断面形状を長方形とした場合には、その形状は長辺と短辺で規定される（長辺は長径に対応し、短辺は短径に相当する）。ここでは、一例として、長辺を９．０ｍｍ（外寸法１０．０ｍｍ）、短辺を２．０ｍｍ（外寸法３．０ｍｍ）、ガラス管２の長さを２５０ｍｍとする。また、ガラス管２の内部にはアルゴン：ネオン＝５：９５の混合ガスと水銀を１０ｋＰａの圧力で封入する。
【００６３】
このように、放電空間の断面形状を長方形とした場合も、扁平形や楕円形とした場合と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
［第６の実施の形態］
図１６（ａ）は、本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）はその側断面図である。同図に示すように、本冷陰極蛍光ランプは、電極３ａ，３ｂとして、ガラス管２の両端部の外壁面に外部電極を設けた構成である。ガラス管２の放電空間の断面形状は、扁平形、楕円形、長方形など、長径と短径で規定される形状である。その他の構成については第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態では、ガラス管２の両端部における電極３ａ，３ｂを外部電極としたことで、誘電体バリア放電を利用する冷陰極蛍光ランプとなっている。このように外部電極とした場合でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
［第７の実施の形態］
本実施の形態では、内部電極及び封着手法について様々な変形例を説明する。
【００６７】
図１７は、本実施形態における第１の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、電極３ａ，３ｂとして有底筒状（カップ状）またはスリーブ状の電極をガラス管２の両端内部に備え、各電極３ａ，３ｂに接続された導電線４ａ，４ｂが、ビーズ７ａ，７ｂによりそれぞれガラス管２の両端部に気密に封着された構成である。本冷陰極蛍光ランプは、導電線とガラス管とを従来と同様の手法で封着させた例である。この封着構造は、図１，８，９，１０，１３，１４を用いて説明したそれぞれの実施形態に適用できる。なお、同図では、放電空間の断面形状が楕円形の状態を示している。その他の構成については、第１実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００６８】
第１の冷陰極蛍光ランプにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
図１８は、本実施形態における第２の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は、軸方向の側面断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、放電空間の断面形状が、長径と短径で規定される例えば楕円形もしくは扁平形であり、電極３ａ，３ｂは板形電極であり、同図（ａ）の平面断面図でみたときのランプ軸方向に電極３ａ，３ｂの短辺を向け、ランプ径方向に長辺を向けるように配置した構成である。その他の構成については、第１の実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００７０】
図１９（ａ）は、比較例の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は、その軸方向の側断面図である。比較例の冷陰極蛍光ランプは、その断面形状が真円形であり、板形電極３ａの長辺がランプ軸方向に向き、短辺がランプ径方向に向くように配置した構成である。
【００７１】
第２の冷陰極蛍光ランプによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、比較例のものと比べて電極３ａ，３ｂ間の距離を長くでき、同表面積の電極を用いた場合に有効発光長を長くすることができる。
【００７２】
図２０（ａ）は、本実施形態における第３の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はその径方向断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、扁平率が大きいランプに有効な平板電極をピンチシールでガラス管２の両端部に直接封着した構成であり、電極、封着材、導電線を一体としたものある。その他の構成については、第１の実施形態のものと同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。
【００７３】
第３の冷陰極蛍光ランプにおいても、第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
［第８の実施の形態］
図２１（ａ）は、本実施の形態におけるバックライト装置に用いられる蛍光ランプの構成を示す軸方向断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）にＸ−Ｘで示す部分の径方向断面図である。ここでは、蛍光ランプの一例として冷陰極蛍光ランプ１を用いる。同図の冷陰極蛍光ランプ１では、端から端までの断面形状が同一の扁平形となっているガラス管２の内壁面に蛍光体５が塗布され、ガラス管２の両端内部には一対の冷陰極からなる電極３ａ，３ｂが配置され、電極３ａ，３ｂにはそれぞれ導電線４ａ，４ｂが接続される。導電線４ａ，４ｂは、ガラス管２の両端部に封着されており、電極３ａ，３ｂを固定するとともに、外部電源から供給されてきた電力を電極３ａ，３ｂへ供給する。ガラス管２の内部には、放電媒体として、アルゴン、ネオン、キセノン等のうちの少なくとも１種の希ガス及び水銀が封入される。
【００７５】
一例として冷陰極蛍光ランプの扁平形状の短径を１．０ｍｍ、長径を２．８ｍｍ、扁平率６４％、ガラス管２の長さを１６１．５ｍｍとする。
【００７６】
冷陰極蛍光ランプの発光原理は、電極３ａ，３ｂに電圧を印加することにより、ガラス管２の内部に放電を発生させ、ガラス管２の内部に封入されている水銀を励起して紫外線を放出させることで、この紫外線により蛍光体５を励起して可視光を発生させるようになっている。
【００７７】
本実施の形態のバックライト装置は、細長管の管軸方向に切断した断面の形状が少なくとも長径と短径を用いて規定される冷陰極蛍光ランプの短径方向で対向するランプ軸方向の面を発光面とした構成である。
【００７８】
図２２は、エッジライト式のバックライト装置の構成を示す組立斜視図である。液晶パネル１１の直下に配置される導光板１５の対向する両端辺に冷陰極蛍光ランプ１が配置されるとともに、各冷陰極蛍光ランプ１の外側周囲をリフレクター１４ａ，１４ｂでそれぞれ覆い、各冷陰極蛍光ランプ１が発した光をリフレクター１４ａ，１４ｂで集光して導光板１５へ端辺から入射させ、導光板１５の表面に配置した集光シート１６を通じて光を液晶パネル１１へ放射する。
【００７９】
一例として、導光板１５は、長さを１６３．５ｍｍ、奥行きを９０ｍｍ、厚さを４ｍｍとする。本バックライト装置は、導光板１５の両端辺に１本ずつ冷陰極蛍光ランプ１を配置した２灯仕様とする。
【００８０】
図２３の断面図に示すように、本実施の形態のエッジライト式のバックライト装置では、冷陰極蛍光ランプ１の長径を導光板の入射光面に対して対向させて配置する。より具体的には、冷陰極蛍光ランプ１の長径方向の面を導光板１５の入射光面に対して略平行に配置する。
【００８１】
図２４は、エッジライト式バックライト装置の別の形態を示す断面図である。同図に示すように、複数の冷陰極蛍光ランプ１を用いる場合には、それぞれの長径方向の面を導光板１５の入射光面に対して略平行に配置する。
【００８２】
図２５は、直下式のバックライト装置の構成を示す組立斜視図である。液晶パネル１１の直下に冷陰極蛍光ランプ１を配置するとともに、冷陰極蛍光ランプ１の外側周囲をリフレクター３６で覆い、各冷陰極蛍光ランプ１が発した光をリフレクター３６で集光し、各冷陰極蛍光ランプ１と液晶パネル１１との間に輝度ムラを低減するために配置されたライトカーテン、拡散板３５を通じて光を液晶パネル１１へ放射する。
【００８３】
図２６の断面図に示すように、直下式のバックライト装置においても冷陰極蛍光ランプ１の長径を拡散板３５の入射光面に対して対向させて配置する。具体的には、冷陰極蛍光ランプ１の長径方向の面を拡散板３５の入射光面に対して略平行に配置する。一例として、拡散板３５は、長さを１６３．５ｍｍ、奥行きを９０ｍｍとする。
【００８４】
同図に示すように、複数の冷陰極蛍光ランプを用いた場合、ランプ間の距離を０ｍｍとすると、各冷陰極蛍光ランプが発光する直接光を拡散させる必要がなく、そのまま面光源として使用することができる。各冷陰極蛍光ランプ間の距離は短い程よく、ランプ間の距離が５０ｍｍ以上になると、発光面全体の輝度が落ちる上に輝度ムラが大きくなる。よって、各冷陰極蛍光ランプ間の距離は、０〜５０ｍｍの範囲とすることが最適である。
【００８５】
また、エッジライト式、直下式の双方において、冷陰極蛍光ランプを複数使用する場合には、各冷陰極蛍光ランプが発する光の配光特性が均一となるように、各冷陰極蛍光ランプの扁平率を設定する。これにより、各冷陰極蛍光ランプは、配置位置によって扁平率が同一あるいは異なることになるが、配向特性が均一となるので発光効率をさらに高めることができる。
【００８６】
次に、エッジライト式のバックライト装置について、断面形状が扁平の冷陰極蛍光ランプ１の短径方向をランプの発光方向へ向けた実施例１と、断面形状が真円の冷陰極蛍光ランプを用いた比較例１とで板面輝度効率を比較する。
【００８７】
比較例１に用いる冷陰極蛍光ランプ６１は、図２７（ａ）の軸方向断面図、同図（ｂ）の径方向側面図に示すように、ガラス管６２として断面形状が真円のものを用いると共に、電極６３ａ，６３ｂとして断面形状が真円のものを用いることの他は、図１に示した実施例１と同様の構成とする。
【００８８】
図２８のグラフに示すように、実施例１の方が比較例１よりも板面輝度が向上することが確認された。例えば消費電力を５Ｗとした場合には、実施例１の板面輝度は、比較例１のものよりも８．５％向上した。
【００８９】
これは、断面形状が真円の冷陰極蛍光ランプは、ランプ内で発生する陽光柱が円周方向において均一に拡散するのに対し、断面形状が扁平の冷陰極蛍光ランプでは、陽光柱が均一に拡散せず、短径方向の陽光柱が収縮するため、短径方向の方がランプ内壁の蛍光体に照射される単位面積あたりの紫外線強度が強くなり、輝度が大幅に向上するためである。
【００９０】
したがって、本実施の形態によれば、断面形状が少なくとも長径と短径とを用いて規定される冷陰極蛍光ランプ１の短径方向で対向するランプ軸方向の面を発光面とすることで、輝度が高い短径方向の光を効率よく用いることができ、輝度を高めることができる。
【００９１】
本実施の形態によれば、エッジライト式のバックライト装置において、冷陰極蛍光ランプ１の長径を導光板１５の入射光面に対して対向させて配置したことで、短径方向の光を効率よく用いることができ、輝度を高めることができる。
【００９２】
本実施の形態においては、直下式のバックライト装置において、冷陰極蛍光ランプ１の長径を拡散板３５の入射光面に対して対向させて配置したことで、短径方向の光を効率よく用いることができ、輝度を高めることができる。
【００９３】
本実施の形態によれば、直下式における各冷陰極蛍光ランプ間の距離を０〜５０ｍｍの範囲としたことで、各冷陰極蛍光ランプ１が発光する直接光を拡散させる必要がなく、拡散板を用いずに並列に配置された冷陰極蛍光ランプ１をそのまま面光源として使用することができる。
【００９４】
本実施の形態によれば、各冷陰極蛍光ランプ１が発する光の配光特性が均一となるように各冷陰極蛍光ランプ１の扁平率を設定したことで、短径方向の光をさらに効率的に用いることができる。
【００９５】
なお、本実施の形態においては、冷陰極蛍光ランプ１の断面形状を扁平としたが、これに限られるものではなく、断面形状が少なくとも長径と短径を用いて規定される形状であればよい。例えば、楕円形としてもよい。また、ガラス管２は、直管形のほか、中央部で折り曲げるようにしたＬ字管形やＵ字管形としてもよい。さらには、冷陰極蛍光ランプとして、ガラス管の内部に水銀を封入しないタイプのものや、電極をガラス管の外部に設けるようにした外部電極タイプのものを用いるようにしてもよい。
【００９６】
また、本実施の形態のエッジライト式においては、導光板１５の対向する両端辺に冷陰極蛍光ランプを配置することとしたが、これに限られるものではない。例えば、導光板の一辺にだけ冷陰極蛍光ランプを配置するようにしてもよいし、導光板１５の端辺にＬ字形やコ字形となるように冷陰極蛍光ランプを配置するようにしてもよい。
【００９７】
［第９の実施の形態］
第８の実施の形態においては、冷陰極蛍光ランプの断面形状を、例えば扁平や楕円といった少なくとも長径と短径を用いて規定される形状とした。このような断面形状の冷陰極蛍光ランプでは、例えば、断面形状が扁平であるガラス管の内部に断面形状が真円の電極が配置されたものであると、断面形状が真円のガラス管を用いた場合と比べて、ガラス管に対する電極の大きさが相対的に小さくなるため、ランプ電圧が高くなり、消費電力が大きくなる。
【００９８】
本実施の形態では、扁平や楕円といった断面形状であってもランプ電圧を低減させ、消費電力の増大を抑制させ得る冷陰極蛍光ランプについて説明する。
【００９９】
ランプ電圧を低減させるためには、陰極降下電圧を低減させる必要がある。陰極降下電圧を低減させる手法としては、電極の放電表面積を大きくすることや材質を変えることが考えられる。そこで、本実施の形態では、まず、電極の断面形状をガラス管の断面形状に合わせることで、電極の表面積を大きくする。
【０１００】
図２９（ａ）は、本実施の形態における冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、断面形状が楕円形のガラス管１２を用いるとともに、ガラス管１２の両端内部に配置される電極１３ａ，１３ｂの断面形状を楕円形とした構成である。その他の構成については、図１と同様であるので、重複した説明は省略する。
【０１０１】
ここでは、一例として、楕円の短径を１．６ｍｍ、長径を３．０ｍｍ、ガラス管１２の長さを１９０ｍとする。電極１３ａ，１３ｂには、断面の楕円形の短径が１．３ｍｍ、長径が２．１ｍｍの有底筒型のものを用いる。その底部の外表面に導電線４ａ，４ｂがそれぞれ接続される。電極１３ａ，１３ｂの材質はＮｉとする。ガラス管１２の内部には、ネオンとアルゴンの混合ガスおよび水銀を封入する。このような構成の冷陰極蛍光ランプを実施例２とする。
【０１０２】
これに対して、比較例２の冷陰極蛍光ランプは、図３０（ａ）の端部断面図、同図（ｂ）の径方向断面図に示すように、断面形状が楕円形のガラス管１２の両端内部に、断面形状が真円形の有底筒型の電極２３ａ，２３ｂを配置した構成である。電極２３ａ，２３ｂの外径は１．３ｍｍとする。その他の構成は、実施例２と同様である。
【０１０３】
図３１のグラフに示すように、実施例２は、比較例２に対してランプ電圧を低減できることが確認された。
【０１０４】
本実施の形態では、さらに電極１３ａ，１３ｂの材質を変えることで、陰極降下電圧を低減させる。具体的には、ランプ電圧を低減させるために、仕事関数が低いＮｉ，Ｍｏ，Ｎｂ、Ｔａ等を電極１３ａ，１３ｂの材質として用いる。ここでは、実施例２の構成において、電極１３ａ，１３ｂの材質をＭｏとしたものを実施例３とする。
【０１０５】
本実施の形態では、さらに、図３２（ａ）の端部断面図、同図（ｂ）の径方向断面図に示すように、電極１３ａ，１３ｂの表面に電子放射性物質６を塗布することで、陰極降下電圧を低減させる。電子放射性物質６は、有底筒型の電極１３ａ，１３ｂの外表面および内表面の双方に塗布するようにする。電子放射性物質６としては例えばセシウムを用いる。ここでは、実施例２の構成において、Ｎｉを材質とする電極１３ａ，１３ｂの表面にセシウムを塗布したものを実施例４とする。
【０１０６】
図３３のグラフに示すように、実施例２のＮｉを、仕事関数がさらに低いＭｏに変えた実施例３では、ランプ電圧が実施例２よりも低くなることが確認された。また、電極１３ａ，１３ｂの表面にセシウムを塗布した実施例４では、ランプ電圧が大幅に低減することが確認された。
【０１０７】
したがって、本実施の形態によれば、ガラス管内部に配置される電極１３ａ，１３ｂの断面形状をガラス管の断面形状に合わせることで、電極の表面積が大きくなり、陰極降下電圧が低減して、ランプ電圧を低減でき、消費電力の増大を抑制することができる。
【０１０８】
本実施の形態によれば、電極１３ａ，１３ｂの材質に仕事関数が低いＮｉ，Ｍｏ，Ｎｂ、Ｔａ等を用いることで、ランプ電圧をさらに低減でき、消費電力の増大を抑制することができる。
【０１０９】
本実施の形態によれば、電極１３ａ，１３ｂの表面に電子放射性物質６を塗布することで、ランプ電圧をさらに低減でき、消費電力の増大を抑制することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態においては、ガラス管の断面形状が楕円形であったので、ガラス管の内部に配置される電極の断面形状を楕円形にしたが、これに限られるものではない。例えば、図３４（ａ）の端部断面図、同図（ｂ）の径方向断面図に示すように、断面形状が扁平形のガラス管を用いる場合には、その内部に配置される電極３３ａ，３３ｂの断面形状を扁平形にする。このように、電極の断面形状をガラス管の断面形状に合わせるようにする。
【０１１１】
本実施の形態で説明した冷陰極蛍光ランプは、第１の実施の形態におけるエッジライト式および直下式の双方のバックライト装置に適用することができる。
【０１１２】
［第１０の実施の形態］
本実施の形態では、少なくとも長径と短径とを用いて規定される冷陰極蛍光ランプの断面形状について、別の形態を説明する。各冷陰極蛍光ランプの基本的な構成については、上記各実施の形態で説明したものと同様であり、ガラス管の断面形状は、少なくとも長径と短径を用いて規定されるものであって、その長径は１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径は０．７〜１０．０ｍｍの範囲である。また、ガス封入圧力は、６．５〜１６．０ｋＰａの範囲である。その他、重複した説明は省略し、異なる点についてだけ説明する。
【０１１３】
図３５の断面図に示すように、ガラス管２２は、断面形状が扁平形を基本とした上で、表面に平面部分を備えるものとする。このような形状も、少なくとも長径と短径とを用いて規定される。
【０１１４】
図３６（ａ）の正面からみた軸方向断面図、同図（ｂ）の径方向側面図、同図（ｃ）のガラス管の径方向断面図、同図（ｄ）の上からみた軸方向断面図に示すように、ガラス管３２の電極３ａ，３ｂが配置される部分の断面形状を真円とし、電極間に挟まれた中央部分の断面形状だけを楕円とする。一例として、ガラス管３２の長さを２００ｍｍ、電極間距離を１９０ｍｍとする。真円部分の内径を２．４ｍｍ（外径を３．０ｍｍ）とする。楕円部分の短径を１．６ｍｍ、長径を３．０ｍｍとする。
【０１１５】
図３６を用いて説明した冷陰極蛍光ランプを実施例５とし、ガラス管を直管型としてその断面形状を真円とした冷陰極蛍光ランプを比較例３とする。比較例３は、ガラス管３２の内径を２．４ｍｍ（外径を３．０ｍｍ）、長さを２００ｍｍ、電極間距離を１９０ｍｍとする。実施例５と比較例３は、ともにランプ電流を５ｍＡとする。
【０１１６】
図３７の表に示すように、実施例５は、比較例３に対して輝度が９．２％、全光束が９．７％向上することが確認された。
【０１１７】
図３８（ａ）の軸方向側面図、同図（ｂ）の径方向側面図、同図（ｃ）のガラス管の断面図に示すように、１つのガラス管４２に２種類以上の断面形状を含むようにする。図２２では、ガラス管４２の断面形状を水平方向に長径が位置する楕円形とし、この形を基本とした上で、その一部を鉛直方向に長径が位置する楕円形とした構成を示している。
【０１１８】
本実施の形態で説明した各例の冷陰極蛍光ランプは、いずれも第１の実施の形態におけるエッジライト式および直下式の双方のバックライト装置に適用することができる。
【０１１９】
［第１１の実施の形態］
前述したように、ガラス管の断面形状が扁平や楕円といった長径と短径で規定される冷陰極蛍光ランプは、陽光柱が均一に拡散せず、短径方向の陽光柱が収縮する傾向にあるため、短径方向の蛍光体に照射される単位面積あたりの紫外線強度が強くなり輝度が大幅に向上する。したがって、この種の冷陰極蛍光ランプは、円周方向の輝度分布が異なることになる。
【０１２０】
このため、図２６を用いて説明したように、複数の冷陰極蛍光ランプ１の長径方向の面を拡散板３５の入射光面に対してほぼ平行に設置した場合、冷陰極蛍光ランプ１から拡散板３５に直接入射する光を増加させることはできるが、板面上では輝度ムラが発生する。
【０１２１】
本実施の形態では、冷陰極蛍光ランプの設置角度を変えることで上記のような輝度ムラを低減した直下式のバックライト装置について説明する。なお、以下で用いる各冷陰極蛍光ランプ１の基本的な構成は、図２１を用いて説明したものと同様とする。
【０１２２】
図３９は、本実施形態における第１のバックライト装置の構成を示す断面図である。本バックライト装置は、少なくとも１本以上の冷陰極蛍光ランプを、長径方向の面が拡散板の入射光面に対して平行ではない角度となるように設置した構成である。同図では、一例として、６灯の冷陰極蛍光ランプ１について、扁平形状の長径方向の面が拡散板の入射光面に対して、中央部分から左右に３灯ずつ径方向に＋４５度又は−４５度傾くように設置された状態を示す。
【０１２３】
図４０は、本実施形態における第２のバックライト装置の構成を示す断面図である。本バックライト装置は、端部に配置される冷陰極蛍光ランプについては、長径方向の面が拡散板の入射光面に対して径方向に＋４５度又は−４５度傾くように設置し、端部以外に設置される冷陰極蛍光ランプについては長径方向の面が拡散板の入射光面に対して平行となるように設置した構成である。
【０１２４】
図４１は、本実施形態における第３のバックライト装置の構成を示す断面図である。本バックライト装置は、扁平率の異なる複数の冷陰極蛍光ランプを設置した構成である。ここでは一例として、バックライト装置の中央部から、ガラス管の断面形状が扁平率０％（真円形）、扁平率４７％（長径３．０ｍｍ、短径１．６ｍｍ）、扁平率６３％（長径３．２ｍｍ、短径１．２ｍｍ）の冷陰極蛍光ランプを左右対称に配置した構成を示す。
【０１２５】
図４２は、本実施形態における第４のバックライト装置の構成を示す断面図である。本バックライト装置は、ガラス管の断面形状が異なる複数の冷陰極蛍光ランプを設置した構成である。同図では一例として、バックライト装置の端部には光の拡散特性に優れている断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプを設置し、その内側に断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプを設置し、中央部に最も高輝度が得られる断面が四角形状の冷陰極蛍光ランプを設置した構成である。
【０１２６】
図４３は、本実施形態のバックライト装置による輝度分布を示す図である。同図(ａ)，(ｂ)，(ｃ)，(ｄ)は、それぞれ第１，第２，第３，第４のバックライト装置の輝度分布にそれぞれ対応する。
【０１２７】
ここでは、第１,第２，第４のバックライト装置における断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプについては、その長径が３．２ｍｍ、短径が１．２ｍｍの扁平率６３％の扁平形とした。また、各冷陰極蛍光ランプについては、ガラス管の長さを２００ｍｍとし、ガラス管の両端内部部にそれぞれ電極を封着し、放電空間にはネオンとアルゴンの混合ガス及び水銀を封入した。各バックライト装置は、拡散板の板面をＷ１９０ｍｍ×Ｈ１４０ｍｍの１０インチとし、６灯仕様とした。また、各冷陰極蛍光ランプ間の距離は１５ｍｍとした。
【０１２８】
図４４は、比較例のバックライト装置による輝度分布を示す図である。同図（ａ）は断面形状が真円形の６本の冷陰極蛍光ランプを用いたバックライト装置についての輝度分布であり、同図（ｂ）は断面形状が扁平形の６本の冷陰極蛍光ランプを全て長径方向の面が拡散板の入射光面に対して平行となるように設置したバックライト装置についての輝度分布である。
【０１２９】
図４３，４４では、板面上で４×９ポイントの測定点をとり、最も高輝度であるポイントを１００％とし、低輝度となる四隅のポイントをその相対値で示した。
【０１３０】
これらの図に示されるように、本実施形態のバックライト装置は、比較例のものと比べて輝度ムラが低減されることが確認された。
【０１３１】
［第１２の実施の形態］
本実施の形態では、導電線をガラス管端部に封着する際に、ガラスビーズを用いずに直接封着するようにした冷陰極蛍光ランプについて説明する。図４５（ａ）は、本実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。
【０１３２】
本冷陰極蛍光ランプは、ガラス管２の端から端まで同一形状の扁平形または楕円形であり、放電空間とガラス管外形の断面形状が同形状のものである。このガラス管２の内壁面には蛍光体が塗布され、ガラス管２の両端内部には一対の冷陰極からなる電極３ａ，３ｂが配置されている。電極３ａ，３ｂはニッケルからなる平板電極であり、電極３ａ，３ｂにはそれぞれ導電線４ａ，４ｂが接続される。導電線４ａ，４ｂは、ピンチシール法によりガラス管２の端部にそれぞれ直接封着されており、電極３ａ，３ｂを固定するとともに、外部から供給されてきた電力を電極３ａ，３ｂに供給する。ガラス管２の内部には、放電媒体として、アルゴン、ネオンのうち少なくとも１種の希ガス及び水銀が封入される。
【０１３３】
本冷陰極蛍光ランプは、導電線４ａ，４ｂとガラス管２の端部とをピンチシール法により直接封着させた構成である。この封着構造は、図１，１４，１５，１８，１９を用いて説明したそれぞれの実施形態に適用できる。
【０１３４】
図４６は、導電線４をガラス管２の端部に直接封着する工程を示す図である。まず、全長に渡って断面形状が扁平形または楕円形のガラス管２を用いて、ガラス管２の両端内部に電極３を挿入し、封着部分となるガラス管端部の側面をバーナー等で加熱する。次に、導電線４とガラス管端部とをピンチャー治具４５ａ，４５ｂを用いてピンチシール法により直接封着する。次に、封着した部分をガラス管２の中央部分と同一の断面形状となるように形成する。
【０１３５】
図４７は、本冷陰極蛍光ランプの軸方向の輝度特性を示すグラフである。実施例は、ガラス管２の断面の短径を１．０、長径を４．３ｍｍ、ガラス管２の長さを２００ｍｍ、ガラス管２の断面形状を全て扁平形とし、導電線はピンチシール法によりガラス管端部に直接封着した。比較例は、基本的な寸法は実施例と同様であるが、ガラス管２の電極が挿入される端部の断面形状を真円形、発光部分の断面形状を扁平形とした。
【０１３６】
同図のグラフから、実施例と比較例とでは、冷陰極蛍光ランプの中央の発光部分の輝度は変わらないが、ピンチシール法により封着することで、無効発光長が短くなり、端部の電極付近の輝度は実施例の方が高くなることが確認された。
【０１３７】
したがって、本実施の形態によれば、導電線４とガラス管２の端部とをピンチシール法により直接封着したことで、ガラス管２が端から端まで断面が同一形状の楕円形または扁平形の冷陰極蛍光ランプを作製することができる。これにより、冷陰極蛍光ランプを組み込んだバックライト装置において指向性を容易に引き出すことができる。
【０１３８】
［第１３の実施の形態］
本実施の形態では、冷陰極蛍光ランプのガラス内壁面に被着された蛍光体被膜の適切な膜厚について説明する。本実施形態における冷陰極蛍光ランプは、上記各実施の形態で説明した冷陰極蛍光ランプと基本的には同様の構成であるが、その特徴は、長径方向の蛍光体被膜の膜厚を短径方向のものよりも厚く形成したことにある。
【０１３９】
図４８（ａ）は、断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプの断面図、図４８（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプの断面図である。両者について、ガラス管２の内壁面に形成された蛍光体被膜５は、長径方向の方が短径方向よりも厚く形成されている。
【０１４０】
長径方向に拡散した紫外線は、蛍光体被膜５により可視光に変換されてからガラス管内に反射される。長径方向の蛍光体被膜５が厚く形成された場合には、ガラス管内に反射される割合が高くなる。その反射された可視光が、膜厚の薄い短径方向からガラス管外に放出されるので、短径方向の輝度が向上することになる。
【０１４１】
一例として、ガラス管２を長さ２００ｍｍとし、その断面を長径４．１ｍｍ、短径１．５ｍｍの楕円形状とし、ガラス管２の両端内部に冷陰極からなる内部電極を配置する。ガラス管内には放電媒体としてアルゴン、ネオン、キセノン等の少なくとも一種の希ガス及び水銀を封入する。実施例では蛍光体被膜５の長径方向の厚さを短径方向よりも厚くし、比較例では蛍光体被膜５を均一の厚さとする。図４９のグラフに示すように、実施例は、比較例に比べてランプ電流が６ｍＡのときの短径方向の輝度が５％以上向上することが確認された。
【０１４２】
上記の蛍光体被膜は、１層に限られるものではなく、２層としてもよい。図５０は蛍光体被膜を２層とした場合の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ａ）は、断面形状が楕円形のもの、同図（ｂ）は、断面形状が扁平形のものをそれぞれ示している。
【０１４３】
図５０（ａ）では、ガラス管２の内壁面に直接形成された蛍光体被膜５ａは、直径方向と短径方向とで膜厚がほぼ均一であるが、蛍光体被膜５ａの内壁面に形成された蛍光体被膜５ｂは、長径方向の方が短径方向よりも厚く形成されている。図５０（ｂ）は、ガラス管２の楕円形状が扁平形となっているが、蛍光体被膜５ａと５ｂの関係については図５０（ａ）と同様である。このように蛍光体被膜を２層にした場合も、長径方向の蛍光体被膜を短径方向よりも厚く形成することで、短径方向における輝度の向上を図ることができる。
【０１４４】
また、蛍光体被膜は、１層目と２層目の双方について長径方向を短径方向よりも厚く形成するようにしてもよい。図５１（ａ）は、この場合の断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプの断面図、図５１（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプの断面図である。このように、蛍光体被膜５ａと５ｂの双方について、長径方向のものを短径方向よりも厚く形成することで、短径方向における輝度の向上を図ることができる。
【０１４５】
また、蛍光体被膜は、短径方向の光を放出する側のものを除いて厚く形成するようにしてもよい。図５２（ａ）は、この場合の断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプの断面図、図５２（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプの断面図である。このように、短径方向の光を放出する側の蛍光体被膜を除き、他の部分の蛍光体被膜を厚く形成することで、光を放出する側の蛍光体被膜が開口部（アパーチャ）として作用し、短径方向における輝度の向上を図ることができる。
【０１４６】
図５３は、蛍光体被膜の膜厚と反射輝度の相対値の関係を示すグラフである。同図に示すように、長径方向の蛍光体被膜は、膜密度が高く反射効果が高い小粒子蛍光体を用いた場合、膜厚が２０μｍで反射輝度が飽和点に達する。よって、反射光の割合を多くし、短径方向の輝度を向上させるためには長径方向の蛍光体被膜を２０μｍ以上の膜厚とすることが望ましい。
【０１４７】
また、短径方向の蛍光体被膜は、膜密度が低く透過効率が高い大粒子蛍光体を用いた場合、膜厚が３０μｍで反射輝度が飽和点に達する。よって、透過光の割合を多くするためには、短径方向の蛍光体被膜を３０μｍ以下の膜厚とすることが望ましい。
【０１４８】
したがって、本実施の形態によれば、長径方向の蛍光体被膜５を短径方向のものよりも厚く形成したことで、長径方向へ拡散した紫外線が蛍光体被膜５により可視光に変換され反射される割合が高くなり、その反射された可視光が膜厚の薄い短径方向からガラス管外へ放出されるので短径方向の輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】同図（ａ）は第１実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。
【図２】扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフである。
【図３】長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。
【図４】陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示す。
【図５】エッジ式バックライトに冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。
【図６】直下式バックライトに冷陰極蛍光ランプを適用した場合の長径と短径について拡散陽光柱が発生する範囲を示すグラフである。
【図７】実施例の冷陰極蛍光ランプを直下式バックライト装置に組み込んだ場合の消費電力と板面輝度との関係を示すグラフである。
【図８】同図（ａ）は第２実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図、同図（ｄ）は軸方向の平断面図である。
【図９】同図（ａ）は第２実施形態における別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図、同図（ｄ）は軸方向の平断面図である。
【図１０】同図（ａ）は第３実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図、同図（ｂ）は径方向断面図である。
【図１１】第３実施形態の冷陰極蛍光ランプを直下式のバックライト装置に組み込んだ場合の構成を示す断面図である。
【図１２】比較例の冷陰極蛍光ランプを組み込んだバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図１３】同図（ａ）は第３実施形態における別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図、同図（ｂ）は径方向断面図である。
【図１４】同図（ａ）は第４実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の断面図であ
【図１５】同図（ａ）は第５実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図であ
【図１６】同図（ａ）は第６実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）はその側断面図である。
【図１７】第７実施形態における第１の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図である。
【図１８】同図（ａ）は、第７実施形態における第２の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は軸方向の側面断面図である。
【図１９】同図（ａ）は、比較例の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）は、その軸方向の側断面図である。
【図２０】同図（ａ）は、第７実施形態における第３の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の側断面図であり、同図（ｂ）はその径方向断面図である。
【図２１】同図（ａ）は、第１の実施の形態におけるバックライト装置に用いられる冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＸ−Ｘで示す部分の径方向断面図である。
【図２２】第８実施形態におけるエッジライト式のバックライト装置の構成を示す組立斜視図である。
【図２３】上記エッジライト式のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図２４】別のエッジライト式のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図２５】第８実施形態における直下式のバックライト装置の構成を示す組立斜視図である。
【図２６】上記直下式のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図２７】同図（ａ）は、比較例１の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向側面図である。
【図２８】実施例１と比較例１について消費電力と板面輝度との関係を示すグラフである。
【図２９】同図（ａ）は、第９の実施の形態における冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。
【図３０】同図（ａ）は、比較例２の冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。
【図３１】実施例２と比較例１についてランプ電流とランプ電圧との関係を示すグラフである。
【図３２】同図（ａ）は、第９の実施の形態における別の冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。
【図３３】実施例２，３，４についてランプ電流とランプ電圧との関係を示すグラフである。
【図３４】同図（ａ）は、第９の実施の形態におけるさらに別の冷陰極蛍光ランプの端部の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、その径方向断面図である。
【図３５】第１０実施形態における別の冷陰極蛍光ランプのガラス管の形状を示す断面図である。
【図３６】同図（ａ）は、第３の実施の形態におけるさらに別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す正面からみた軸方向断面図であり、同図（ｂ）は、径方向側面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ部におけるガラス管の断面図であり、同図（ｄ）は、上からみた軸方向断面図である。
【図３７】実施例５と比較例３について輝度と全光束を示す表である。
【図３８】同図（ａ）は、第３の実施の形態におけるさらに別の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向側面図であり、同図（ｂ）は、径方向側面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ部におけるガラス管の断面図である。
【図３９】第１１実施形態における第１のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図４０】第１１実施形態における第２のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図４１】第１１実施形態における第３のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図４２】第１１実施形態における第４のバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図４３】第１１実施形態の各バックライト装置についての板面輝度分布を示す図であり、同図(ａ)，(ｂ)，(ｃ)，(ｄ)は第１，第２，第３，第４のバックライト装置にそれぞれ対応する。
【図４４】比較例のバックライト装置についての板面輝度分布を示す図である。
【図４５】同図（ａ）は第１２実施形態における冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向の平断面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。
【図４６】導電線をガラス管端部に直接封着する工程を示す図である。
【図４７】第１２実施形態の冷陰極蛍光ランプの軸方向輝度特性を示すグラフである。
【図４８】同図（ａ）は、蛍光体被膜について長径方向の方が短径方向よりも厚く形成された場合の断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ｂ）は、同じ場合の断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプの断面図である。
【図４９】実施例と比較例についてランプ電流と輝度との関係を示すグラフである。
【図５０】蛍光体被膜を２層とした場合の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ａ）は、断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプ、同図（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプをそれぞれ示す。
【図５１】蛍光体被膜の１層目と２層目について長径方向のものを短径方向よりも厚く形成した場合の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ａ）は、断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプ、同図（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプをそれぞれ示す。
【図５２】蛍光体被膜について短径方向の光を放出する側のものを除いて厚く形成した場合の冷陰極蛍光ランプの断面図であり、同図（ａ）は、断面形状が楕円形の冷陰極蛍光ランプ、同図（ｂ）は、断面形状が扁平形の冷陰極蛍光ランプをそれぞれ示す。
【図５３】蛍光体被膜の膜厚と反射輝度の相対値の関係を示すグラフである。
【図５４】従来の扁平形の冷陰極蛍光ランプの構成を示す斜視図である。
【図５５】従来の大型の冷陰極蛍光ランプの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５０】
１…冷陰極蛍光ランプ
２，１２，２２，３２，４２…ガラス管
３ａ，３ｂ…電極，４ａ，４ｂ…導電線
５…蛍光体，６…電子放射性物質
１１…液晶パネル，１３ａ，１３ｂ…電極
１４ａ，１４ｂ，３６…リフレクター
１５…導光板，１６…集光シート
２３ａ，２３ｂ…電極
３３ａ，３３ｂ…電極
３５…拡散板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内壁面に蛍光体被膜を有し、ガラス管内に希ガスおよび水銀が封入され、ガラス管の両端部に一対の電極を備えた冷陰極蛍光ランプにおいて、
前記ガラス管の放電空間の断面形状が少なくとも長径と短径を用いて規定され、その長径を１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、
前記希ガスの封入は、６０．０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲で封入したことを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
エッジ式バックライトに用いられ、放電空間の断面形状は、長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を８〜８０％の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項３】
直下式バックライトに用いられ、放電空間の断面形状は、長径を１．８〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を１５〜９０％の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
前記ガラス管の放電空間のうち電極を備える両端部の断面形状を略真円形としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項５】
前記ガラス管は、その放電空間の断面形状が楕円を基本としたものであって、ランプ設置側に平面部分を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項６】
前記ガラス管の外形の断面形状を長方形としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項７】
前記ガラス管の放電空間の断面形状が扁平形であって、ガラス管の軸方向中央部の扁平率を小さく、管端になるに従い扁平率を大きくしたことを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項８】
前記蛍光体被膜は、長径方向の方が短径方向のものよりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項１】
ガラス管の内壁面に蛍光体被膜を有し、ガラス管内に希ガスおよび水銀が封入され、ガラス管の両端部に一対の電極を備えた冷陰極蛍光ランプにおいて、
前記ガラス管の放電空間の断面形状が少なくとも長径と短径を用いて規定され、その長径を１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、
前記希ガスの封入は、６０．０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲で封入したことを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
エッジ式バックライトに用いられ、放電空間の断面形状は、長径を１．２〜３．５ｍｍの範囲、短径を０．７〜３．２ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を８〜８０％の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項３】
直下式バックライトに用いられ、放電空間の断面形状は、長径を１．８〜１４．０ｍｍの範囲、短径を０．７〜１０．０ｍｍの範囲とし、ランプの扁平率｛（長径−短径）／長径×１００％｝を１５〜９０％の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
前記ガラス管の放電空間のうち電極を備える両端部の断面形状を略真円形としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項５】
前記ガラス管は、その放電空間の断面形状が楕円を基本としたものであって、ランプ設置側に平面部分を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項６】
前記ガラス管の外形の断面形状を長方形としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項７】
前記ガラス管の放電空間の断面形状が扁平形であって、ガラス管の軸方向中央部の扁平率を小さく、管端になるに従い扁平率を大きくしたことを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項８】
前記蛍光体被膜は、長径方向の方が短径方向のものよりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
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【図２０】
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【図２４】
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【図２８】
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【図４４】
【図４５】
【図４６】
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【図４８】
【図４９】
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【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【公開番号】特開２００６−２４５４８（Ｐ２００６−２４５４８Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５３（Ｐ２００５−２５３）
【出願日】平成１７年１月４日（２００５．１．４）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月４日（２００５．１．４）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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