专利名称：热阴极型放电灯、灯单元以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及热阴极型放电灯、具有该热阴极型放电灯作为光源的灯 单元以及显示装置。
背景技术：
目前，作为液晶显示器的背光单元的光源，主要采用冷阴极型放电 灯。由于冷阴极型放电灯适于细径化，所以，作为要求薄型化的背光单 元的光源比较适合。专利文献1 特开昭56-73855号公报但是，近年来液晶显示器的大型化不断发展。由于随之而来的背光 单元的大型化，使用冷阴极型放电灯作为光源时，点亮电路变得复杂， 并且，存在功耗变高的风险。因此，开始讨论采用效率比冷阴极型放电灯高并且点亮电路也可简 化的热阴极型放电灯作为背光单元的光源。但是，热阴极型放电灯存在如下问题寿命比冷阴极型放电灯短， 从寿命的角度出发，不适于用作背光单元的光源。发明内容本发明是鉴于所迷问题而进行的，其目的在于提供一种长寿命的热 阴极型放电灯、灯单元以及显示装置。本发明者为了使背光单元用的热阴极型放电灯为长寿命而进行了 专心研究。本发明者们注意到，增大作为緩沖用稀有气体的氪的分压比 时寿命变长。但是，以往公知增大氪的封入量时灯输出下降，因此，氪 的分压比为15%左右是界限。但是，本发明者发现，增大氪的分压比时灯输出下降这一问题是在 热阴极放电灯在常温的气氛中进行点亮时产生的，在配置在背光单元的 外壳内并在50°C 7(TC左右的气氛中进行点亮时，不产生灯输出下降的 问题。因此，太劳明"执阴切刑且配置在外壳内的热阴极型放电灯，其特征在于在所述稀有气体中， 以分压比为20%以上含有氪。在所述结构中，封入20%以上的作为稀有气体的氪，因此，可得到 灯寿命比以往长这一效果。此外，本发明的热阴极型放电灯用作具有外 壳的灯单元的光源，配置灯的气氛与室温相比为高温，因此，即使封入 氪，也可得到灯输出较高这一效果。此外，氪的分压比提高时，灯电压 下降，因此也可以举出起动特性提高并且放电维持较容易这一优点。此处，优选所述氪的分压比为60%以下。这是因为，稀有气体内的 氪的分压比超过60%时，难以对灯进行调光。此外，氪的原子量比氩大， 因此，氪的分压比越增大，封入到所述外围器中的汞越扩散，从灯起动 时的光束的启动特性下降，因此，优选稀有气体内的氪的分压比为60 %以下。并且，氪与氩相比较价格非常昂贵，因此封入所需以上的氪会 带来无意义的成本增加，因此，优选稀有气体内的氪的分压比为60%以 下。这是因为，稀有气体内的氪的分压比超过60%时，在灯调光点亮时 产生所谓的移动条紋。此外，更优选所述氪的分压比为45%以上。这是因为，由此能够使 灯电压下降并且使灯电流增大，得到非常高效率的灯。此处，更优选所述氪的分压比为55%以下。这是因为，根据试验可 以确认，氪的分压比超过55%时，灯输出开始下降。本发明的灯单元的特征在于具有外壳和配置在该外壳内的如上所 述的任意一种热阴极型放电灯。由此，可得到高效率、长寿命的灯单元。本发明的显示装置的特征在于具有所述灯单元作为光源。由此， 可得到功耗较低、高效率且长寿命的显示装置。本发明其他的显示装置的特征在于具有外壳和配置在该外壳内的 如上所述的任意一种热阴极型放电灯。由此，可得到功耗较低、高效率 且长寿命的显示装置。
图1是表示本实施方式的纵横比为16: 9的液晶显示器的结构的概 要立体图。图2是表示本实施方式的液晶显示器用背光单元的结构的概要立体图。4图3是表示本实施方式的热阴极型放电灯的结构的剖面图。 图4是表示緩冲用稀有气体中的氪的分压比与灯寿命的关系的表。 图5是表示灯调光点亮时产生的移动条紋的示意图。 图6是表示变形例的热阴极型放电灯的结构的剖面图。 图7是表示变形例的热阴极型放电灯的緩冲用稀有气体中的氪的分 压比与灯寿命的关系的表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的热阴极荧光灯、背光单元以 及液晶显示装置进行说明。液晶显示装置的结构首先，参照图1对本实施方式的液晶显示装置的结构进行说明。图 1是表示本发明的液晶显示装置的图，为了了解内部情况，切去一部分。液晶显示装置1例如是液晶彩色电视机，将液晶画面单元3和背光 单元5组装到外壳4内而成。液晶画面单元3例如具有滤色片衬底、液 晶、TFT衬底、驱动模块等(未图示)，根据来自液晶画面单元3的外 部的图像信号，在液晶画面单元3的画面6上显示彩色图像。背光单元的结构首先，参照图2对本实施方式的背光单元的结构进行说明。图2是 表示本实施方式的纵横比为16: 9的液晶显示器用背光单元5的结构的 概要立体图。在该图中，为了示出内部结构，切去前面面板16的一部 分来表示。如图2所示，背光单元5具有多个热阴极型放电灯20;外壳10, 具有开口部，收纳这些灯20;前面面板16,覆盖该外壳10的开口部。 外壳IO例如是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂制，在其内表面ll蒸镀银等金属，形成反射面。热阴极型放电灯20作成直管状，在本实施方式中，14个灯20在外 壳10内以直下方式配置，并联地电连接。利用未图示的点亮电路对灯 20进行恒流控制。并且，热阴极型放电灯20的结构后述。以层叠扩散板13、扩散片14以及透镜片15而成的透光性的前面面板16覆盖外壳IO的开口部，进行密封，使得灰尘或污垢等异物不能进 入内部。前面面板16的扩散板13以及扩散片14使从灯20发出的光散射、 扩散，透镜片15使光一致朝向该透镜片15的法线方向，由此，从灯20 发出的光在前面面板16的整个表面(发光面)均匀地照射前方。热阴极型放电灯的结构接下来，对本发明的实施方式的热阴极型放电灯进行说明。图3是 表示本实施方式的热阴极型放电灯(以下，有时也只称作"灯，，)20的结 构的剖面图。灯20具有直管状的玻壳(外围器)22;配置在玻壳22内的两端 的一对电极30a、 30b。玻壳22是钡锶硅酸盐玻璃(软化点为675。C的 软质玻璃)制。此外，在玻壳22的一端(在图中是左側端部)，密封有排气管28。 该排气管28在对玻壳22内进行排气或封入稀有气体时使用，并且在排 气、封入之后被密封。排气管28不是设置在玻壳22的两端而是设置在 一端，由此，容易进行最冷点控制。即，这是因为，若设置在两端，则 不能知道最冷点处在哪里。排气管28的突出到外部的部分的长度Li为10mm。此处，该长度 Li优选为5mm以上且30mm以下，更优选为15mm以上且30mm以下。 在小于5mm时，密封切断是困难的。在15mm以上且30mm以下时， 可利用最冷点处的控制来提高效率。超过30mm时，变长的部分容易破 裂、或者不发光的部分变多，商品价值下降。此外，即使超过30mm而 变长，也不能够期待效率进一步提高。电极30a、 30b是所谓的玻璃珠装配(glass bead mounted)方式的 电极，收缩密封(压挤密封)在玻壳22中。此外，电极线圏30a、 30b 由如下部分构成三重线圏、3匝的电极线圏31a、 31b;支撑该电极线 圈31a、 31b的一对引线32a、 32b、 33a、 33b;保持该引线32a、 32b、 33a、 33b的玻璃珠(bead glass) 34a、 34b。电极线團31a、 31b例如是 钨制，作为发射体，涂敷锶、钙、钡的氧化物。在玻壳22的内表面形成由氧化铝构成的保护膜24。在保护膜24上 层叠荧光体层26。作为荧光体层26中的荧光体，使用将发出红6(Y203:Eu)、绿(LaP04:Ce，Tb3)以及蓝(BaMg2Al16027:Eu、 Mn)的 各色光的稀土类荧光体进行混合后的荧光体。在玻壳22内封入约5mg的汞21、作为緩沖用稀有气体的常温下的 压力为250Pa的氩(Ar)、压力为250Pa的氪(Kr)。即，在本实施方 式中，作为稀有气体，以分压比为50%封入氪。而且，对于封入到玻壳22内的汞21来说，除了汞单体以外，也可 以以例如锌汞、锡汞、铋、铟汞等汞合金的形态封入。此处，对使用于45英寸的液晶显示装置用背光单元的情况下的灯 20的各尺寸等规格进行叙述。玻壳22的管外径为12.0mm，管内径为10.0mm,全长Lo为1010mm， 电极间距离Le为950mm，管壁负载We为0.05 ( W/cm2)。而且，管 壁负载是以玻壳22的相当于电极间距离Le的部分的内表面积除以灯功 率后的值。并且，作为緩冲用稀有气体，封入常温下的压力为500Pa的氩氪混 合气体(Ar50% +Kr50% )。而且，緩冲用稀有气体的详细情况后述。而且，为了获得长寿命的灯，优选该灯20的管壁负载We规定在 0.025 ~ 0.07 (W/cm2)的范围。管壁负载大于0.07 (W/cm2)时，在短时间内光束恶化加剧，不能 得到较长的寿命。此外，小于0.025 ( W/cm2)时，为了得到所需的光束， 在使灯功率固定不变的状态下，灯的管径过粗，不适于用作背光单元。 此外，以形状固定来使功率降低时，放电维持是困难的。命而重复进行专心研究。本发明者注意",作为緩沖用稀有气体的氪的 分压比增大时灯寿命变长。而且，增大氪的分压比时灯寿命变长是因为， 通常主要使用氩，但是，使原子量比氩大的氲的分压比变大，由此，涂 敷于电极线圏上的发射体难以从电极线圈飞散。但是，增大氪的封入量 时，灯输出下降，这以往就知道，因此，氪的分压比为15%左右为界限。 但是，本发明者的专心研究发现，增大氪的分压比时输出下降这一 问题是在常温的气氛中点亮热阴极型放电灯的情况下产生的，在配置在 背光单元的外壳内进行点亮时，气氛的温度由于热量而变为50°C~70。C 左右，在这样的高温气氛下进行点亮的情况下，不产生灯输出降低的问 题。因此，本发明者进行了使作为緩冲用稀有气体的氪的分压比为多少适合的讨论。图4是表示作为緩冲用稀有气体的氪的分压比与灯寿命的 关系的表。并且，图4的"调光30%时的移动条紋"栏中的"0"表示不产 生移动条纟丈的状态，"x"表示不产生移动条紋的状态。此外，"光束启动 特性"栏中的"o"表示是良好的状态，"A"表示是可接受的状态，"x"表示 是不良的状态。作为显示器一直以来广泛普及的阴极射线管(Cathode Ray Tube:CRT)装置的寿命约为20000小时，所以，作为液晶显示器的背光 单元的光源，希望寿命至少在20000小时以上。根据图4可知，作为緩沖用稀有气体的氪的分压比为20%以上时， 平均寿命超过20000小时，所以，氪的分压比需要为20%以上。此外， 若氪的分压比提高，则灯电压下降，所以，也可举出起动特性提高并且 放电维持容易这一优点。并且，对于灯20来说，使额定功率固定(例如，20W),越使氪 的分压比增大，灯电压越下降，灯电流增大。在灯点亮时，为了使电子 从涂敷在电极线團31a、 31b上的发射体发射，需要使电极线圏31a、 31b 升温，但是，仅以灯电流不能充分地使电极线圏31a、 31b升温。因此， 以往对电极线圏31a、 31b另外通上灯丝电流，利用灯丝电流的通电所 导致的发热，使电极线圏31a、 31b升温。即，灯电流越低，为了使电 才及线圏31a、 31b升温，必须更多地流过灯丝电流。对于灯丝电流来说， 除了灯功率，还另外通电，所以，从抑制功耗这一观点来看，优选尽量使灯电流增大、使所需的灯丝电流变小。专心研究的结果是，本发明者 发现，通过提高氪的分压比，由此，能够使灯电压下降，使灯电流增大， 所以，可使所需的灯丝电流变少，可抑制能量损失。但是，通过试验判明，氪的分压比超过60%时，对灯进行调光变得 稍困难，所以，可以说氪的分压比为60%以下是合适的。并且，氪的分 压比超过60%时，进行调光变得稍困难，但是，随着氪的分压比变高， 寿命变长，所以，优选权衡长寿命化与良好的调光特性的要求来决定氪 的分压比。此外，氪的原子量比氩大，所以，氪的分压比越增大，封入到玻壳 22中的汞越难以扩散，因此从灯起动时的光束的启动特性下降，所以， 从这点出发，稀有气体内的氪的分压比为60%以下是适合的。并且，通过目视确认图4的光束启动特性。并且，氪与氩相比较非常昂贵，因此封入所需以上的氪会导致不必 要的成本上升，所以，优选稀有气体内的氪的分压比为60%以下。此外，稀有气体内的氪的分压比超过60%时，在灯调光点亮时会产 生所谓的移动条紋。图5是表示灯调光点亮时产生的移动条紋的示意图， 是用于说明所述移动条紋的图。所谓移动条紋是如下现象将灯20点亮时，在灯20的一部分或整 体上，较亮的部分和较暗的部分交替地出现，成为条紋图样，并且其向 灯20的任意一个管端部方向移动。在图5所示的例子中，示出条紋图 样从纸面右侧向左方向移动的状态。移动条紋的产生原因在现阶段还未明确，但是，确认若进行调光或 者提高氪的分压比，则产生移动条紋。根椐本发明者的专心研究，明确 了氪的分压比超过60%时移动条纹的产生变得显著。如上所述，特别是，优选在封入到玻壳22内的稀有气体中以45% 以上的混合比含有氪。由此，能够使灯电压下降，使灯电流增大，所以，可得到非常高效率的灯。此外，如图4所示，通过试验确认氪的分压比超过55%时灯效率稍 稍下降，因此，优选氪的分压比为55°/。以下。这被认为是因为，氪的分 压比达到45%之前，可抑制随着灯电流的增大而由灯丝电流的下降所导 致的能量损失，但是，氪的分压比超过55%时灯电流本身过大，在对电 极线圏31a、 31b进行通电的情况下，作为热量而被消耗，反而增大了 能量损失，灯效率下降。此外，制作将本实施方式的热阴极型放电灯(氪的分压比为50% ) 作为光源的背光单元并进行试验时，未确认电灯输出下降的问题。此外， 如图4所示，热阴极型放电灯的灯输出约为80 lm/W，但是，冷阴极型 放电灯的灯输出约为50 lm/W，因此，采用热阴极型放电灯作为光源， 由此，可谋求背光单元的高效率化。如上所述，本发明可提供一种高效率、长寿命的热阴极型荧光电灯、 灯单元以及液晶显示装置。变形例以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但是，本发明的内容当9然不限于以上的实施方式中所示的具体例子，例如，可以考虑如下的变 形例 (1) 在如上所述中，使电极线圈的匝数为3匝，但是，也可以使 匝数比这多，增加涂敷在电极线圏上的发射体的数量，由此，可使寿命 变长。此处，为了增加匝数，需要使电极线圈幅度变长，与此相伴，要求 使玻壳的直径变大。此时，与电极线圏长度匹配，不是保持剖面圆形形 状的状态不变地使玻壳的内径变大，而是使玻壳的剖面为椭圆等的扁平 形状，优选为具有长径和短径的形状。图6是变形例的热阴极型放电灯的图，图6 (a)是与管轴平行的剖 面图，图6 (b)是与管轴垂直的剖面图。如图6所示，将玻壳42的剖面作成扁平形状，使轴朝向该扁平形 状的长径方向来配置电极线圈51a、 51b,由此，可增加电极线圈51a、 51b的匝数。此处，将电极线圏51a、 51b的与管轴正交的方向的长度设为L、将 玻壳42的长内径的长度设为Ll、将短内径的长度设定为L2时，优选满 足L2〈1^L1的关系。由此，相对于玻壳的厚度(短内径方向的厚度)， 可得到长寿命的热阴极型放电灯。图7是表示变形例的热阴极型放电灯的緩冲用稀有气体中的氪的分 压比与灯寿命的关系的表。根据与如上所述相同的理由，优选氪的分压 比为20%以上且60%以下。特别是，优选为45%以上且55%以下。使用变形例的热阴极型放电灯作为背光单元的光源，由此，可谋求 背光单元的薄型化以及高效率化。此外，使用变形例的背光单元，由此， 可谋求液晶显示装置的薄型化以及高效率化。(2) 在如上所述中，对封入氪、氩作为稀有气体的情况进行了说 明，但是，除此以外，也可以封入氖或氙。由于氙的原子量大，因此抑 制涂敷在电极线圈上的发射体的飞散，所以，可通过封入氙来进一步谋 求长寿命化。(3) 在如上所述中，对玻壳是外视图为直线形状的情况进行了说明，但是，不限于此，例如，玻壳也可以为外^f见图为U字形状、"3" 形等其他形状。(4) 在如上所述中，对形成有保护膜的情况进行了说明，但是，也可以不形成保护膜。(5) 在如上所述中，作为灯单元，列举背光单元为例进行了说明， 但是，不限于此，例如，也可以是具有外壳和本实施方式的热阴极型放 电灯的一般照明单元。(6) 在如上所述中，作为显示装置，列举液晶显示装置为例进行 了说明，但是，不限于此，作为显示装置，例如，也可以是将本实施方 式的热阴极型放电灯作为光源的招牌。产业上的可利用性本发明可以广泛应用于热阴极荧光灯以及背光单元。此外，本发明 可提供长寿命的热阴极荧光灯，因此其产业上的利用价值非常高。
权利要求
1.一种热阴极型放电灯，具有封入稀有气体的外围器，配置在灯单元的外壳内，其特征在于，在所述稀有气体中，以分压比为20％以上含有氪。
2. 如权利要求1的热阴极型放电灯，其特征在于， 所述氪的分压比为60%以下。
3. 如权利要求1或权利要求2的热阴极型放电灯，其特征在于， 所述氪的分压比为45%以上。
4. 如权利要求1到权利要求3的任意一项的热阴极型放电灯，其特 征在于，所述氪的分压比为55%以下。
5. —种灯单元，其特征在于，具有外壳；配置在该外壳内的权利要求1到权利要求4的任意一项的热阴极型 放电灯。
6. —种显示装置，其特征在于， 具有权利要求5的灯单元作为光源。
7. —种显示装置，其特征在于，具有 外壳；配置在该外壳内的权利要求1到权利要求4的任意一项的热阴极型 放电灯。
全文摘要
热阴极型放电灯(20)具有玻壳(22)，在内表面层叠有保护膜(24)、荧光体层(26)，封入汞(21)、有缓冲用稀有气体；珠装配方式的电极(30a、30b)。可将热阴极型放电灯(20)作为背光单元的光源使用在50～70℃的气氛中。作为缓冲用稀有气体，含有20％以上的氪。
文档编号F21S2/00GK101263579SQ20068003368
公开日2008年9月10日 申请日期2006年9月11日 优先权日2005年9月13日
发明者饭田史朗 申请人:松下电器产业株式会社