CN1198313C - 冷阴极放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种冷阴极放电灯，它能够抑制导入线的溅射并且能够减少水银消耗，不增加水银封入量也能够延长冷阴极放电灯的使用寿命。本发明的冷阴极放电灯的特征在于，由与形成筒状电极(5)的材料相同的材料形成在发光管(1)内部与筒状电极(5)连接的导入线(4a)，能够抑制负辉光放电集中到内部导入线(4a)，利用均匀的负辉光放电，能够覆盖电极部分，由此，能够减少内部导入线(4a)外面的多余溅射引起的水银消耗，从而实现延长冷阴极放电灯的使用寿命的目的。

Description

冷阴极放电灯

技术领域

本发明涉及用作液晶显示装置等的背景灯的冷阴极放电灯。

背景技术

对于作为液晶显示装置的背景灯用光源使用的冷阴极放电灯，结构上在玻璃管的内表面涂布荧光体的发光管内设有作为电极的圆柱或板状的金属并封入水银等，利用通过放电产生于发光管内部的紫外线来激励荧光体，由此获得可见光。

随着液晶显示器装置的多样化，也正在研究使得上述冷阴极荧光灯小型、管径细、高亮度、长寿命的各种课题。例如，在特开平4-137429号公报中提出了下述技术，为了抑制灯内溅射引起的水银的消耗，以导体形成筒状电极的内表面、以绝缘体形成外表面，使得在筒状电极的外周面周围产生负辉光(glow)放电，以此构成冷阴极放电灯。

然而，在上述构造的冷阴极放电灯中，虽然能够抑制管内壁的溅射物质引起的黑化以及水银的消耗，而对于要求高亮度、在大电流的使用中，负辉光放电会超越过以绝缘体形成的筒状电极的外侧表面而进入内部导入线。在该状态下，连接筒状电极与外部电源，同时以发光管气体密封为目的而引出到发光管的导入线与筒状电极相比，溅射较弱，故由于所述导入线的溅射量增加所产生的溅射物质增加，消耗灯内的水银，由此，会缩短冷阴极放电灯的使用寿命。

本发明为了解决上述问题，目的在于提供一种能够抑制导入线的溅射从而实现延长使用寿命的冷阴极放电灯。

发明内容

本发明的冷阴极放电灯构造上的特征在于，利用均匀放电覆盖电极部分。

根据本发明，能够抑制导入线的溅射并实现延长冷阴极放电灯的寿命。

对于本发明第1方面的冷阴极放电灯，在内表面涂布荧光体的发光管的端部设有与外部电源连接的导入线，将所述导入线的一端与筒状电极连接，通过放电以在所述发光管内部产生的紫外线激励所述荧光体并且获得可见光，其特征在于，由与形成上述筒状电极的材料相同的材料形成发光管内部的上述导入线至少一部分。

附图简述

图1是表示本发明实施形态1的冷阴极放电灯的主要部分的剖视图。

图2是表示该实施形态的与图1不同示例的冷阴极放电灯的剖视图。

图3是表示本发明实施形态2的冷阴极放电灯的主要部分的剖视图。

图4是表示本发明实施形态3的冷阴极放电灯的剖视图。

图5是表示本发明各实验的点灯试验的测定结果图。

具体实施形态

以下，参照图1～图5对于本发明的各实施形态进行说明。

(实施形态1)

图1与图2表示本发明的实施形态1。

如图1所示，在玻璃管2的内表面被覆有荧光体3的发光管1的端部，设有一端与外部电源连接而另一端与导电行筒状电极5连接的导入线4，在发光管1的内部密封入适量的水银与惰性气体。

导入线4在发光管1的内部与筒状电极5的非放电侧的端部连接，并且是由进行发光管1的气体密封的内部导入线4a以及在发光管1的外部通过内部导入线4a与外部电源连接的外部导入线4b构成。

当通过该导入线4由外部电源向筒状电极5供给电流时，在发光管1的内部产生放电，利用因该放电产生的紫外线激励荧光体3，由此获得可见光。

对于这样构成的冷阴极放电灯，在该实施形态中，为了减轻溅射到内部导入线4a的溅射量，至少以与筒状电极5相同的材料形成内部导入线4a至少是外面。

以下，列举具体示例进行说明。

对于如图1所示构成的冷阴极荧光灯，由铁镍钴合金(kovar)玻璃等的硬质玻璃材料形成玻璃管2，在其内表面，作为荧光体3以20μm左右的膜厚被覆有三波长域发光的荧光体。在发光管1中封入水银以及惰性气体(未图示)。

对于内部导入线4a，因为必须将玻璃管2的端部气体密封，可以选择与形成玻璃管2的硬质玻璃材料膨胀系数接近并具有导电性的材料。作为这样的金属材料，可采用Fe、Ni、Co的合金等形成的金属材料。

再者，以与形成上述的内部导入线4a的Fe、Ni、Co的合金等的金属材料相同的材料形成圆柱电极5。

通过激光焊接等的焊接将该内部导入线4a的一端与筒状电极5连接，并利用焊接将内部导入线4a的另一端与外部导入线4b连接。

如此，当采用以相同的材料形成了内部导入线4a与筒状电极5的冷阴极放电灯时，能够抑制负辉光放电集中到内部导入线4a，通过进行均匀的负辉光放电而覆盖电极部分，能够减少内部导入线4a外面其余溅射暴露引起的水银消耗，从而延长冷阴极放电灯的使用寿命。

又，如图2所示，在构造上，也可以以与筒状电极5相同材料形成的膜6仅覆盖受到溅射影响的内部导入线4a的外表面。

例如，对于与图1相同地构成的冷阴极放电灯，由硼硅玻璃形成玻璃管2，由钨丝形成内部导入线4a，由镍形成筒状电极5，此时，在内部导入线4a的发光管1的内部露出的部分上，形成与形成筒状电极5的材料同样实施过镀镍处理的膜6。

按上述构造，与上述同样地，能够抑制负辉光放电集中到内部导入线4a，并且能够减少水银的消耗。

又，例举由钨丝形成内部导入线4a并且由比该钨丝功函数值高的镍形成筒状电极5的示例进行了说明，而本发明并不仅限于此，例如，内部导入线4可用钨丝形成，用铝、钼等的各种金属材料形成筒状电极5，这样也能够获得相同的效果。

因此，以往限制形成玻璃管2的玻璃材料与内部导入线4a的组合，因而能够使用的内部导入线4a的种类很少，与此相对，这里能够使用的内部导入线4a的选择范围很广。又，与图1所示的由相同材料形成内部导入线4a与筒状电极5的情况相比，可以不管内部导入线4a的材料去选择筒状电极5的材料。

(实施形态2)

图3表示本发明的实施形态2。

该实施形态2与上述实施形态1的不同处在于：内部导入线4a的至少一部分表面是用关于函数大于形成筒状电极5内表面的材料的关系函数的材料形成的。

如图3所示，在与图1相同构造的冷阴极放电灯中，这里，由硼硅玻璃等的硬质玻璃材料形成玻璃管2，由膨胀系数接近于形成该玻璃管2的硬质玻璃材料的膨胀系数的钨丝等形成内部导入线4a。

并没有特别限定形成筒状电极5的材料，例如，可以用与内部导入线4a相同材料形成的钨丝、功函数值大于形成内部导入线4a的材料的功函数值的镍等、功函数值小的铌等来形成筒状电极5。

这样，由膜7a，7b覆盖内部导入线4a的发光管1的内部露出的部分与筒状电极5的外表面。由具有比形成内部导入线4a的材料的功函数值或形成筒状电极5的材料的功函数值大的功函数的材料，形成膜7a，7b，例如当内部导入线4a为钨丝、筒状电极5为铌时，使用银等通过蒸镀形成膜7a，7b。

对于这样形成的冷阴极放电灯，由于由功函数值比构成内部导入线4a与筒状电极5的材料的功函数值高的材料被覆内部导入线4a与筒状电极5的外周面，主要在带功函数值较低的材料的筒状电极5的内表面进行负辉光放电。

根据上述构造，也能够抑制剩余的溅射引起的水银消耗，从而延长冷阴极放电灯的寿命。

又，在上述说明中，作为膜7a、7b以银蒸镀为示例进行了说明，本发明并不进仅限于此，此外，只要是比构成内部导入线4a与筒状电极5的材料的功函数高的材料即可，另外也可使用Cr、Cu等。

又，在上述说明中，以相同材料形成膜7a与膜7b为示例进行了说明，而也可以由膜7b的功函数值小于膜7a的功函数值的材料构成或者不形成膜7b，如此都可以获得相同效果。

(实施形态3)

图4表示本发明实施形态3。

对于与图3相同构造的冷阴极放电灯，在该实施形态3中与实施形态2的不同之处在于，替代由功函数值大的材料覆盖内部导入线4a的外表面与筒状电极5的外表面，以绝缘膜8a、8b覆盖内部导入线4a的至少一部分表面。

具体地，在与由不锈钢(例如，称作426合金的铬6％、镍42～47％、铁剩余比例的这样成分的不锈钢)形成的内部导入线4a的玻璃管2相接部分上，形成氧化膜9，在放电管1的内部的内部导入线4a的外周面上由绝缘物质等形成绝缘膜8a，所述绝缘物质由利用氧化膜9与玻璃管2的合金层能够维持气密性的材料、例如由形成不锈钢426合金的氧化膜的材料等形成。

又，例如，在铁等形成的筒状电极5的外周面上由氧化膜等形成绝缘膜8b进行绝缘。

对于上述构造的冷阴极放电灯，由于利用绝缘材料、氧化膜等将内部导入线4a与筒状电极5的外周面绝缘，仅在具有导电性的筒状电极5的内侧面上进行负辉光放电，能够减低筒状电极5的外表面与内部导入线4a的多余溅射引起的水银消耗。

又，覆盖内部导入线4a以及筒状电极5的绝缘膜8a、8b并不局限于上述物质，只要能够获得绝缘效果的物质即可，也可以是通过覆盖陶瓷等来进行绝缘的物质，它们都能够获得相同的效果。

以下，表示上述各实施形态的具体示例。

(试验例1)

以下述步骤作成图1所示的冷阴极放电灯。

由铁镍钴合金玻璃形成的外径为2.4mm、内径为2.0mm、长度为300m的玻璃管2的内表面上，被覆膜厚约为20μm的色温度5000K的三波长区发光荧光体3而形成发光管1，在发光管1的端部设置由Fe、Ni、Co合金形成的外径为1.2mm、内径为1.0mm、长度为5mm的有底筒状电极5。

在圆柱形5的非放电侧的端部上，利用电阻焊接连接由与形成该筒状电极5的Fe、Ni、Co合金相同材料形成的、外径为08mm的内部导入线4a。

然后，在发光管1中封入相当于以往的约500μg的3倍的约1500μg的水银，作为缓冲气体以8kPa封入氩氖的混合气体，由此作成冷阴极放电灯，并且将其作为试验灯B。

又，为了与试验灯B进行比较，作成试验灯A。

该试验灯A中，作为筒形电极5，由比Fe、Ni、Co合金功函数值高的镍形成，采用在其外周面上被覆膜厚为3μm的、作为绝缘层的氧化铝层的空心电极构造的筒状电极5，此外与试验灯B相同。

采用试验灯A与试验灯B，在因溅射引起的水银消耗较大的周围温度为0℃的低温下，采用高频正弦波点灯电路，在灯电流为8mA下进行点灯试验，获得图5所示的测定结果。又，该图5显示的是采用各10个试验灯并且点灯时间为1000个小时的水银消耗量的平均值。

对于为了进行比较而作成的试验灯A，可见因溅射导致玻璃管2内壁的黑化在内部导入线4a的附近扩散得更浓。由于负辉光放电集中在功函数值较小的内部导入线4a的附近，所以水银的消耗量高达为1000～1400μg。

另一方面，对于由相同材料形成内部导入线4a与筒状电极5的试验灯B，可见，因溅射导致的玻璃管2内壁的黑化在电极部分全体上较淡地扩散，负辉光放电均匀地覆盖筒状电极5与内部导入线4a，能够抑制负辉光放电集中到内部导入线4a。结果，能够将水银的消耗量抑制在试验灯A的约1/3左右，即使没有增加水银的封入量，也能够获得改善冷阴极放电灯的寿命的效果。

(试验例2)

根据试验例1的试验结果，作成如图2所示的作为试验例2的冷阴极放电灯。

这里，采用由硼硅玻璃形成的玻璃管2，由镍形成筒状电极5。由钨丝形成内部导入线4a，并在其外表面实施镀镍处理，形成膜厚为5μm左右的膜6。此外，与试验灯A相同地作成试验灯C。

又，使得试验灯C的筒状电极5由铝形成并且在内部导入线4a的外周面上实施镀镍处理，形成膜厚为5μm左右的膜6，由此作成试验灯D。

采用试验灯C与试验灯D，与试验例1相同地进行点灯试验。获得的测定结果如图5所示。

对于试验灯C、D，因溅射引起的管内壁的黑化在电极部的全体上较薄地扩散，负辉光放电扩散在筒状电极5的内外表面与内部导入线4a的全体上，可见，能够抑制负辉光放电集中到内部导入线。又，如图5所示，试验灯C的水银消耗量能够减少到300～400μg，试验灯D的水银消耗量能够较少到350～450μg，与试验灯B同样，不增加水银封入量，也能够获得改善冷阴极放电灯的使用寿命的效果。由于材料的不同，该试验灯C与试验灯D的水银消耗量多少有些差别，但能够获得基本相同的效果。再者，在电极部分的构造上，与试验灯B的情况相比，形成筒状电极5的材料的可选择范围更广，故应用面也更广。

(试验例3)

在试验例2的基础上，进行该试验例3。

对于如图3所示构造的冷阴极放电灯，采用硼硅玻璃形成的玻璃管2，由钨丝形成内部导入线4a。由功函数值大于内部导入线4a的镍形成筒状电极5。然后，在内部导入线4a的外周面与筒状电极5的外周面上，喷镀具有比形成内部导入线4a的钨丝以及形成筒状电极5的镍的功函数值要大的功函数值的银，形成膜厚为2μm的膜7a、7b。此外，与试验灯C同样地作成试验灯E。

又，作为圆柱电极5的材料，除了采用比内部导入线4a的功函数值要低的铌之外，与试验灯E相同地作成试验灯F。

又，为了与试验灯E、F进行比较而作成试验灯G。该试验灯G是在试验灯E中对于喷射蒸镀材料使用功函数值低的铝而形成膜7a、7b。

采用试验灯E～G，与试验例1相同地进行点灯试验。获得的结果如图5所示，

对于试验灯E、F，喷射引起的管内壁的黑化集中于电极的线端部，负辉光放电集中在筒状电极5的内表面而几乎没有扩散到内部导入线4a一侧，可见，能够抑制负辉光放电集中到内部导入线。因此，试验灯E的水银消耗量减少到200～300μg、试验灯F的水银消耗量减少到150～250μg，比上述试验灯B、C、D更进一步地减少了水银消耗量。

另一方面，可见，在试验灯G中，因溅射导致的管内壁黑化较浓地扩散到筒状电极与内部导入线部分，负辉光放电不是集中在筒状电极5的内表面，而是集中在筒状电极5的外周面与内部导入线4a的全部，水银消耗量高达900～1400μg。

如此，以功函数值比内部导入线4a与筒状电极5的构成材料的功函数值高的材料被覆内部导入线4a的外周面与筒状电极5的外周面，由此，负辉光放电主要在带功函数值较小材料的筒状电极5的内表面进行，能够抑制筒状电极5与内部导入线4a的多余溅射导致的水银消耗，不增加水银封入量，也能够获得改善冷阴极放电灯的寿命的效果。

(试验例4)

根据试验例1～试验例3的结果，进行试验例4。

在如图4所示的冷阴极放电灯中，采用由硼硅玻璃形成的玻璃管2，由钨丝形成内部导入线4a。在内部导入线4a与玻璃管2相接触的部分，利用不锈钢的426合金形成氧化膜9，该不锈钢是通过形成玻璃与氧化膜的混合层来维持气密性的材料。由铁形成筒状电极5。然后，利用激光焊接接合筒状电极5与内部导入线4a，此后，在由铁形成的筒状电极5的外周面上，利用浸渍形成膜厚为1μm的氧化铝的绝缘层5a。此外，与试验灯E相同而作成试验灯H。

采用试验灯H，与试验例1同样地进行点灯试验。图5表示获得的测定结果。

对于试验灯H，采用绝缘材料5a、4b覆盖或者氧化等方法使内部导入线4a与筒状电极5的外周面绝缘，负辉光放电仅集中在筒状电极5的内表面，不会扩散到筒状电极5的外周面与内部导入线4a，溅射引起的管内壁的黑化仅集中在电极端头部分。结果，能够将因筒状电极5外表面与内部导入线4a上的剩余溅射引起的水银消耗减少到150～200μg，提高了延长冷阴极放电灯的使用寿命的效果。

又，在上述各实施形态以及各试验例中，例举了作为筒状电极5采用圆柱形有底的玻璃管2的示例进行说明，本发明并不局限于此，也可以采用无底的玻璃管，而且，也可以采用在筒状电极5的外侧形成皮膜的多层构造的电极也是适用的。

又，冷阴极放电灯的尺寸、设计、材料、形状、规格等不限定在上述内容中。

如上所述，根据本发明的冷阴极放电灯，在内表面涂布荧光体的发光管的端部设有与外部电源连接的导入线，将所述导入线的一端与筒状电极连接，以通过放电在所述发光管内部产生的紫外线激励所述荧光体使获得可见光，由与形成筒状电极的材料相同的材料形成发光管内部的导入线，能够抑制负辉光放电集中到内部导入线，利用均匀的负辉光放电，使覆盖电极部分，由此，能够减少内部导入线的剩余溅射引起的水银消耗，从而实现延长冷阴极放电灯的使用寿命的目的。

又，由功函数值大于形成所述筒状电极的内表面的材料的功函数值的材料形成发光管内部所述导入线的至少一部分的表面，或者通过绝缘膜覆盖发光管内部所述导入线的至少一部分的表面，由于负辉光放电主要在圆柱电极的内面进行，可以能够抑制筒状电极的外表面与内部导入线的剩余溅射引起的水银消耗，从而获得与上述相同的效果。

Claims (1)

1.一种冷阴极放电灯，内表面涂布荧光体(3)的发光管(1)的端部设有与外部电源连接的导入线(4)，将所述导入线(4)的一端与筒状电极(5)连接，通过放电在所述发光管内部产生的紫外线激励所述荧光体从而获得可见光，其特征在于，

由与形成所述筒状电极(5)的材料相同的材料形成发光管(1)内部的所述导入线(4)的至少一部分(4a)。

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