JP2001052604A - 冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法および前記製造方法による冷陰極を具備する冷陰極放電灯 - Google Patents
冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法および前記製造方法による冷陰極を具備する冷陰極放電灯Info
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Abstract
aCO3 を高温に急加熱して、冷陰極BaO層を製造し
ている。高周波加熱の場合には、加熱装置側のコイルと
電極との位置関係が加熱条件を左右する。また電極の寸
法バラツキや電極の設置位置等のバラツキが必ず含まれ
る量産工程では、加熱斑が生じ易く、放電灯の特性が大
きくバラツク。これは、BaO層を得るための加熱条件
の範囲が狭いことを意味し、この製造方法では、量産性
が悪いという問題点がある。また、放電灯の製造後に、
エージングによる活性化工程が必要となる。 【解決手段】 本発明は、基板にBaCO3 の膜を形成
し、加熱による工程を経てBaCO3 をBaO1.3
に、BaO1.3をBa(OH)2 に、Ba(OH)2
をBaOに変化させる製造方法にて、課題を解決する。
Description
陰極の製造方法および該製造方法により製造された冷陰
極を具備する冷陰極放電灯に関する。
50に関し、図15は、ガラス管51の両端部に形成し
た封止部52をそれぞれ貫通して内方に延びた導入線5
3の先端部にそれぞれ電極54を有し、電極54への電
圧印加にて点灯する冷陰極放電灯の一種である単管型の
冷陰極蛍光放電ランプ50を示している。詳述すれば、
この冷陰極蛍光放電ランプ50は、例えば、液晶ディス
プレイ(LCD)のバックライト、即ち、LCDの照明
として用いられている。図15において、ガラス管51
は直径1.8mm、長さ160mmの円筒状のガラス管
で、その内壁面の略全域に亘って蛍光体塗膜55が設け
られ、左右両端封止部52にて密封され、その内部密封
空間56には約1/10気圧のネオン、アルゴン等のガ
スと共に少量の水銀が封入されている。この水銀は周囲
温度における蒸気圧で空間56に存在している。そし
て、左右両端封止部52を貫通したジュメント線等の導
入線53の空間56側の先端部には電極54がそれぞれ
設けられている。
外部から導入線53を通して電極54に数百ボルトの交
流電圧をかけると放電電流が流れ、その電子が空間56
の水銀蒸気に当たって紫外線を発生させ、その紫外線が
蛍光体塗膜55に照射され、蛍光体塗膜55が発光し冷
陰極蛍光放電ランプ50が点灯したことになる。
近、LCD付き携帯用電子機器のLCDのバックライト
として多く使用されるようになった。このような冷陰極
蛍光放電ランプ50の使用温度範囲は、屋内外使用のた
めに摂氏ゼロ度から60度の範囲に定められているが、
この冷陰極蛍光放電ランプ50は冬期のように低温領
域、例えば摂氏ゼロ度のような低温時には、空間56の
水銀蒸気圧が低くなり過ぎることにより、蛍光塗膜55
に照射される紫外線量が著しく減少してランプ輝度が極
端に低下する特性を有している。このためにランプ電流
を多く流して輝度の改善を図っており、そのために前記
電子機器に組み込まれた電池の寿命が短くなってしまう
問題が生じる。
度が殆ど低下せず、また携帯用として電池寿命を伸ばす
ためにランプ電流を3mA以下に制限することが要求さ
れている。この要求に対して点灯時におけるエネルギー
損失を低減するために開発されたものが、図16に示す
ような二重管型の冷陰極蛍光放電ランプ50である。図
15の構成と基本的に異なるところは、ガラス管が二重
管構成になっていて、内管に相当するガラス管51は直
径1.8mm、外管のガラス管57は直径2.6mmで
あって全体の長さは160mmであり、内管51と外管
57との間には内管1の管軸に沿った真空空間58が設
けられている。この真空空間58が断熱空間を構成す
る。全体の構成は図15のガラス管51の場合と同様で
あり、かつ、ランプとしての点灯構成も図15の場合と
基本的に同様であるので説明は省略する。
極54の従来の製造方法、即ち、冷陰極BaOの製造方
法として、第1工程として、ニッケル(Ni)等の基体
金属にBaCO3 を塗布する。第2工程として、これを
なんらかの方法によってごく短時間に高温に加熱する。
この際分解の途中で結晶が溶融し、出来上がった酸化物
はほとんど透明で透けて見える結晶である。第3工程と
して、これに目的の任意の希ガスを適量入れて、d−c
放電を行わせ、短時間数十mA/cm2 の電流を取り出
しさえすれば、2元または3元酸化物を用いたカソード
と同じ放電特性を持つカソードが得られる。この方法
は、1956年東芝レビュー11巻9号1042頁に記
載されている。
急加熱して、冷陰極BaO層を製造している。本願発明
者の実験では、約800℃/sec以上の昇温速度で、
この従来技術の再現を試みた。しかし、一般的には、こ
のような急速な条件で電極を加熱することは難しい。特
に、電極の加熱に一般的に用いられる高周波加熱の場合
には、加熱装置側のコイルと電極との位置関係が加熱条
件を左右する。
と、電極の寸法バラツキや電極の設置位置等のバラツキ
が必ず含まれる量産工程では、加熱斑が生じ易く、放電
灯の特性が大きくバラツク。これは、BaO層を得るた
めの加熱条件の範囲が狭い(シビアである)ことを意味
する。従って、この製造方法では、量産性が悪いという
問題点がある。また、放電灯の製造後に、エージングに
よる活性化工程が必要となる。
条件の範囲が広く、特性のバラツキの少なく、携帯用電
子機器のLCDのバックライト等に用いられる放電灯と
して、大量生産に適した放電灯の提供が課題であり、そ
のための製造方法を提供するものである。
解決するための技術的手段として、基板にBaCO3 の
膜を形成し、これを真空加熱し、その後ウエットガス
(水分を含んだキャリアガス)中で加熱し、更に真空加
熱してBaOを得る冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法で
ある。また、基板にBaCO3 の膜を形成し、加熱によ
る工程を経てBaCO3 をBaO1.3に、BaO1.
3をBa(OH)2 に、Ba(OH)2 をBaOに変化
させる手段冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法である。更
に、基板にBaCO3 の膜を形成し、これを真空加熱し
てBaO1.3を得る第1工程と、前記ガラス管内にウ
エットガス(水分を含んだキャリアガス)を注入して前
記BaO1.3を加熱してBa(OH)2 の膜を得る第
2工程と、再び前記基板を真空加熱してBaOを得る第
3工程を有する冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法であ
る。更にまた、前記第2工程により透明の均一な連続膜
を形成する。また、前記第1工程と前記第3工程の真空
加熱温度を800℃以上とした冷陰極放電灯の冷陰極の
製造方法である。また、前記第2工程の加熱温度を40
8℃以上とした冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法であ
る。また、前記ウエットガス中の水分は水温の飽和蒸気
圧以上とする冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法である。
また、前記ウエットガスの雰囲気は1Torr以上であ
る冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法である。また、前記
ウエットガスの雰囲気は、希ガス、チッソ、空気又はこ
れらの混合ガスとする。更に、上記製造方法で製作され
た冷陰極を有する冷陰極放電灯の提供である。また、上
記製造方法で製作された冷陰極を有する冷陰極放電灯を
具備した液晶表示装置の提供である。また、上記冷陰極
放電灯を具備した表示装置の提供である。
施の形態を示しており、以下、これらの図に基づいて本
発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係
る電極の表面にBaCO3 を塗布する工程図であり、ジ
ュメント線等の導入線2の先端部にニッケル(Ni)製
等の電極基板1が接続され、導入線2の途中にはガラス
玉(ビーズ)3が保持されている。この電極基板1の表
面にBaCO3 スラリを均一に塗布して、電極基板1の
表面にBaCO3 の塗布膜を作製する。このようにして
作製された電極10を、塗布電極と称する。BaCO3
の塗布膜は、図1に示すように、容器4内のBaCO3
スラリー5中に浸す、所謂ディップ法、又はスピンコー
ト法等適切な方法にて作製することができる。このよう
にして、ガラス玉3と導入線2を有する塗布電極10を
一対作製する。図2において、6は円筒状等の形状をし
たガラス管で、その一部に絞り部7Aが形成されてい
る。ここで上記一対の塗布電極10の一方を用い、図2
のように、絞り部7Aにガラス玉3を載せて導入線2と
塗布電極10をガラス管6内の所定の位置に設定し、図
3のように遮熱チャック8にて保持した状態で、絞り部
7Aとガラス玉3付近をガスバーナ9等にて加熱し、ガ
ラス管6とガラス玉3とを溶融させて両者を溶着して、
後述の放電灯20の一方の溶着部11を形成する。次
に、溶着部11から離れたガラス管6の一部に形成した
もう一つの絞り部7Bに、上記一対の塗布電極10のも
う一方を用い、上記同様に、絞り部7Bにガラス玉3を
載せて導入線2と塗布電極10をガラス管6内の所定の
位置に設定し、ガラス管6の絞り部7B側の開口端部1
2を吸排気装置14の吸排気ヘッド13に接続する。
して、ガラス管6内の空気を吸引してガラス管6内を真
空にする真空ポンプ15と、ガラス管6内にネオン、ア
ルゴン等の所定のガスを注入するためのガス供給源16
と、吸気と排気を切り換える切換バルブ17と、排気電
磁弁18と、吸気電磁弁19とを有する。
したガラス管6を吸排気ヘッド13に接続した状態にお
いて、排気電磁弁18と切換バルブ17にて排気通路2
1を開いて真空ポンプ15の稼働にてガラス管6内の空
気を排気し真空にする。この排気工程中に、塗布電極1
0をガラス管6の外方から加熱手段としての加熱源23
にて800℃以上の温度で加熱する。この真空加熱工程
を第1工程という。この加熱方法は、高周波加熱のほ
か、レーザ加熱でもよい。加熱条件は、例えば、加熱温
度が1200℃の場合、加熱時間は60秒以下である。
O1.3に組成変化するが、その膜は結晶粒の堆積膜の
ままであり、外観は白い。なお、この状態のままでは、
陰極降下電圧を下げる働き(エミッタ効果)が少なく、
エミッタ効果の持続時間も短い。
切換バルブ17を通してアルゴンガス(Ar)をキャリ
アガスとして、水分を排気工程途中のガラス管6内に封
入する。この水分を含んだアルゴンを、ウエットアルゴ
ン(Wet−Ar)という。その後、ガラス管6を図5
のように加熱手段としての電気炉26に入れて408℃
以上の温度で加熱する。このウェット(Wet)工程を
第2工程という。
ン等の希ガスのほか、窒素(N2 )、空気、又はこれら
の混合ガス等でもよい。ウエットアルゴン(Wet−A
r)は、例えば、適量の水を入れたガス洗浄ビンにアル
ゴン(Ar)を導入することにより作製する。ウエット
アルゴン(Wet−Ar)中の水分は、水温の飽和蒸気
圧以上であればよく、概ね20%(RH)以上あればよ
い。加熱条件は、例えば、温度500℃で加熱時間5秒
以上である。ウエットアルゴン(Wet−Ar)封入圧
は、1Torr以上、好ましくは数Torr以上であ
る。加熱方法は、高周波加熱、レーザ加熱等にて電極1
0のみを加熱してもよい。
a(OH)2 (但し、水和物を含む)に組成変化する。
この際、電極基板1の表面の膜の外観は、電極基板1が
透けて見えるような透明な状態に変化し、この膜は、前
記結晶粒の堆積膜から連続膜に変化する。この第2工程
によって前記膜が透明な状態に変化するのは、BaO
1.3が水分と反応してBa(OH)2 になり、これ
を、Ba(OH)2 の融点(408℃)以上に加熱する
ことにより、融解するためである。
空加熱する。この真空加熱工程を第3工程という。この
場合の加熱方法及び加熱条件は第1工程と同様である。
即ち、真空ポンプ15の稼働にてガラス管6内の空気を
排気し真空にする。この排気工程中に、塗布電極10を
ガラス管6の外方から加熱手段としての加熱源23にて
800℃以上の温度で再び加熱する。この加熱方法は、
高周波加熱のほか、レーザ加熱でもよい。加熱条件は、
例えば、加熱温度が1200℃の場合、加熱時間は60
秒以下である。
aOに組成変化する。電極基板1の表面の膜は、連続膜
のままであり、その外観も透明のままである。
7と電磁弁19を通ってガス供給源16からアルゴン等
の所定のガスと共に少量の水銀がガラス管6内に封入さ
れる。その後、絞り部7B付近とガラス玉3をガスバー
ナ25等にて加熱し、ガラス管6とガラス玉3とを溶融
させて両者を溶着して、後述の放電灯20のもう一方の
溶着部11を形成する。24は遮熱チャックである。こ
のような工程の後に、ガラス管6の溶着部11の外方の
不要部分を除去することによって、冷陰極放電灯20の
一種であるところの図7に示す単管型冷陰極蛍光放電ラ
ンプ20が得られる。
その管内面に蛍光体塗膜27が設けられている。この蛍
光体塗膜27は前記真空加熱工程である第1工程に用い
るガラス管6の内面の所定位置に予め塗布されている。
ガラス管6の外部から導入線2を通して電極10に数百
ボルトの交流電圧をかけると、放電電流が流れ、その電
子が空間28の水銀蒸気に当たって紫外線を発生させ、
その紫外線が蛍光体塗膜27に照射され、蛍光体塗膜2
7が発光して冷陰極蛍光放電ランプ20が点灯したこと
になる。
は、エミッタ層が凹凸のない均一な連続膜になっている
ことが重要である。凹凸のある結晶粒の堆積膜である
と、ランプ点灯中、電極の一部分に放電が集中し、そこ
に輝度が生じる。このような状態では、ランプ電流に対
するランプ電圧の変動が大きくなる問題が生じる。
た放電ランプの、ランプ電流とランプ電圧との関係を図
9及び図10に示す。図10は、図9のランプ電流に対
するBaO電極のランプ電圧とNi電極のランプ電圧の
数値を示したものである。この場合のランプ寸法は、管
の直径が2.6mm、管の長さが64mmである。
aO電極の放電ランプ20は、ニッケル(Ni)電極の
放電灯と同様に、ランプ電圧の電流依存性が殆どなく、
冷陰極で動作していることが確認できる。また、エミッ
ター効果も、例えば、5mAのランプ電流では、ニッケ
ル(Ni)のみの電極の放電灯に対し、約60V(60
ボルト)低いランプ電圧を示し、低消費電力化を達成で
きる。
態を確認するための、エックス線回析測定結果を示す。
は、電極基板にBaCO3 を塗布した後の電極の状態
を示しており、これによると、BaCO3 のリファレン
スパターン(JCPDS)と一致する。
しており、これによると、BaO1.3のリファレンス
パターンと一致する。は、第2工程後の電極の状態を
示しており、これによると、Ba(OH)2 のリファレ
ンスパターンと一致する。は、第3工程後の電極の状
態を示しており、これによると、BaOのリファレンス
パターンと一致する。
リウム(Ba)化合物層のSEM観察結果を示してい
る。図12は、第1工程後の電極のバリウム(Ba)化
合物層の状態を示しており、これによると、粒状の結晶
粒の堆積膜であることが確認できる。
(Ba)化合物層の状態を示しており、これによると、
粒状の結晶粒が多少残ってはいるが、下地は均一な膜に
なっていることが確認できる。
(Ba)化合物層の状態を示しており、これによると、
結晶粒の殆どない均一な膜であることが確認できる。
成物の酸化バリウム(BaO)は、BaCO3 よりも分
解温度が低いBa(OH)2 から得るので、従来のよう
に高温・急加熱を必要としない。このため、加熱条件が
拡がり、量産性が向上することになる。また、Ba(O
H)2 は大気中では不安定であり、量産用の材料として
は不向きであるが、上記のような第1工程乃至第3工程
を経ることによって、大気中で安定なBaCO3 を供給
源とすることができる。更に、本発明で得られるBaO
膜では、放電灯製造後の活性化工程を必要としない。
冷陰極を有する冷陰極放電灯である。
種であるところの二重管型冷陰極蛍光放電ランプの断面
を示している。図7の放電ランプと異なるところは、図
7の放電ランプの周囲をガラス製の外管29で覆い、ガ
ラス管6と外管29との間にはほぼ均一な真空の断熱空
間30が形成されていることである。この構成において
も、ガラス管6の直径を1.8mm、外管29の直径を
2.6mm、長さ160mmとした放電灯が作製でき
る。
のではなく、本発明の技術的範囲内において変更または
創出される種種の実施形態を包含するものである。
用電子機器に設けたLCDのバックライト、即ち液晶デ
ィスプレイの照明用としての使用に適するものである。
このため、本発明にて得られた冷陰極放電灯を具備する
液晶表示装置を提供することができる。また、本発明に
て得られた冷陰極放電灯は、LCD以外の表示装置とし
ての使用にも適するものである。
具備する電池駆動の機器を提供することができる。
ム(BaO)は、BaCO3 よりも分解温度が低いBa
(OH)2 から得るので、従来のように高温・急加熱を
必要としない。このため、加熱条件が拡がり、量産性が
向上することになる。また、Ba(OH)2 は大気中で
は不安定であり、量産用の材料としては不向きである
が、上記のような第1工程乃至第3工程を経ることによ
って、大気中で安定なBaCO3 を供給源とすることが
できる。更に、本発明で得られるBaO膜では、放電灯
製造後の活性化工程を必要としない。
の電極の表面にBaCO3 を塗布する工程図である。
のガラス管内に電極を配置した状態を示す縦断面図であ
る。
のガラス管端部の溶着状態図である。
の冷陰極製造方法の第1工程図である。
の冷陰極製造方法の第2工程図である。
の冷陰極製造方法の第3工程図である。
放電ランプの縦断面図である。
光放電ランプの縦断面図である。
のランプ電流に対するランプ電圧関係図である。
冷陰極放電ランプのランプ電流に対するランプ電圧の数
値図である。
プの各製造工程後の電極のエックス線測定図である。
プの製造方法の第1工程後の電極のバリウム(Ba)化
合物層の状態を示す図である。
プの製造方法の第2工程後の電極のバリウム(Ba)化
合物層の状態を示す図である。
プの製造方法の第3工程後の電極のバリウム(Ba)化
合物層の状態を示す図である。
断面図である。
縦断面図である。
5)
Claims (11)
- 【請求項1】 基板にBaCO3 の膜を形成し、これを
真空加熱し、その後ウエットガス(水分を含んだキャリ
アガス)中で加熱し、更に真空加熱してBaOを得る冷
陰極放電灯の冷陰極の製造方法。 - 【請求項2】 基板にBaCO3 の膜を形成し、加熱に
よる工程を経てBaCO3 をBaO1.3に、BaO
1.3をBa(OH)2 に、Ba(OH)2 をBaOに
変化させる冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法。 - 【請求項3】 基板にBaCO3 の膜を形成し、これを
真空加熱してBaO1.3を得る第1工程と、前記ガラ
ス管内にウエットガス(水分を含んだキャリアガス)を
注入して前記BaO1.3を加熱してBa(OH)2 の
膜を得る第2工程と、再び前記基板を真空加熱してBa
Oを得る第3工程を有する冷陰極放電灯の冷陰極の製造
方法。 - 【請求項4】 前記第2工程により透明の均一な連続膜
を形成することを特徴とする請求項3に記載の冷陰極放
電灯の冷陰極の製造方法。 - 【請求項5】 前記第1工程と前記第3工程の真空加熱
温度を800℃以上としたことを特徴とする請求項3に
記載の冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法。 - 【請求項6】 前記第2工程の加熱温度を408℃以上
としたことを特徴とする請求項3に記載の冷陰極放電灯
の冷陰極の製造方法。 - 【請求項7】 前記第1工程と前記第3工程の真空加熱
温度を800℃以上とし、前記第2工程の加熱温度を4
08℃以上としたことを特徴とする請求項3に記載の冷
陰極放電灯の冷陰極の製造方法。 - 【請求項8】 前記ウエットガス中の水分は水温の飽和
蒸気圧以上であることを特徴とする請求項1、3、5、
6又は7のいずれかに記載の冷陰極放電灯の冷陰極の製
造方法。 - 【請求項9】 前記ウエットガスの雰囲気は1Torr
以上であることを特徴とする請求項8に記載の冷陰極放
電灯の冷陰極の製造方法。 - 【請求項10】 前記ウエットガスの雰囲気は、希ガ
ス、チッソ、空気又はこれらの混合ガスであることを特
徴とする請求項8に記載の冷陰極放電灯の冷陰極の製造
方法。 - 【請求項11】 請求項1乃至10に記載の製造方法で
製作された冷陰極を有する冷陰極放電灯。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22535699A JP4471320B2 (ja) | 1999-08-09 | 1999-08-09 | 冷陰極放電灯の冷陰極の製造方法および前記製造方法による冷陰極を具備する冷陰極放電灯 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001052604A true JP2001052604A (ja) | 2001-02-23 |
JP4471320B2 JP4471320B2 (ja) | 2010-06-02 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100989544B1 (ko) | 2008-04-28 | 2010-10-25 | 김종진 | 약품 자동판매기 |
-
1999
- 1999-08-09 JP JP22535699A patent/JP4471320B2/ja not_active Expired - Fee Related
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KR100989544B1 (ko) | 2008-04-28 | 2010-10-25 | 김종진 | 약품 자동판매기 |
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