JP2001338607A - 電子放出用電極及び冷陰極蛍光管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の冷陰極蛍光管においては、電子放射性
物質に酸化バリウムを使用するものであるので、管電圧
を低下させることはできるが、管電圧の維持時間（電極
寿命）が短く、実用性がないものであった。 【解決手段】 本発明により、電子放出用電極に希土類
金属の酸化物からなる希土類層とアルカリ土類金属の酸
化物からなるアルカリ土類層よりなる多層の電子放射性
物質を設けたもの及び、この電子放出用電極を用いた冷
陰極蛍光管としたことで、低電圧で放電し、管電圧維持
時間を長いものとして課題を解決するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンピュー
タ用液晶表示装置などに背面から透過光で照明するため
の照明装置の光源などとして用いられる冷陰極蛍光管及
びこの冷陰極蛍光管に用いられる電子放出用電極に関す
るものであり、詳細には、寿命の延長を可能とする電子
放出用電極及び冷陰極放電管に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の冷陰極蛍光管９０の構成
の例を示すものが図５及び図６であり、この冷陰極蛍光
管９０は、例えば管径を３ｍｍ程度としたガラスバルブ
９１の両端に電子放出用電極９２が封着されているもの
であり、前記ガラスバルブ９１内には水銀、不活性ガス
（図示せず）が封入されているものである。又、前記ガ
ラスバルブ９１の内面には蛍光体９３が塗布されてい
る。

【０００３】図６は前記電子放出用電極９２の構成を拡
大して示すものであり、導入線９２ａの先端にはニッケ
ル、鉄、タングステン、モリブデンなど金属のパイプ状
部材が電極基材９２ｂとしてレーザー溶接、抵抗溶接な
ど適宜な手段で取付けられ、この電極基材９２ｂの内面
には酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（Ｓ
ｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）などの金属酸化物が
電子放射性物質（エミッタ）９２ｃとして塗布されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の構成において
は、電子放出用電極９２に電子放射性物質９２ｃが設け
られているため、管電圧を低下させることができ電子放
出用電極９２自体における消費電力が減少するので、消
費電力に対する発光効率が高いものとなる。しかしなが
ら、酸化バリウムなどよりなる従来の電子放射性物質９
２ｃは、ガラスバルブ内で生じる電子のスパッタリング
によって飛散し易いものであるため、前記冷陰極蛍光管
９０を連続点灯させた場合点灯開始後数１００時間のう
ちに消失してしまい、その後は発光効率が低いものとな
り、結局、長時間に亘って高い発光効率が得られないも
のとなる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決する具体的手段として、電極基材上に電子放射性物
質を備える電子放出用電極において、前記電子放射性物
質は、希土類金属の酸化物からなる希土類層と、アルカ
リ土類金属の酸化物からなるアルカリ土類層よりなるこ
とを特徴とする電子放出用電極を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明を図に示す実施形態
に基づいて詳細に説明する。図１に示すものは本発明に
係る冷陰極蛍光管１であり、この冷陰極蛍光管１は管状
のガラスバルブ２の両端に電子放出用電極３が封着さ
れ、前記ガラスバルブ２内には水銀、不活性ガス（図示
せず）などが封入されて構成され、そして、前記ガラス
バルブ２の内面には蛍光体５が塗布されているものであ
る点は従来例のものと同様である。

【０００７】又、前記電子放出用電極３は図２に示す構
成とするものであり、導入線３ａの先端には、ニッケ
ル、鉄、タングステン、モリブデンなど金属部材でパイ
プ状に形成された電極基材３ｂがレーザー溶接、抵抗加
熱などの手段で取付けられている点も従来例と同様であ
るが、この電極基材３ｂの内部に設けられている電子放
射性物質４が、従来例のものと異なるものである。

【０００８】以上において、本発明では電極基材３ｂの
形状は特に限定されるものではなく、例えば金属材料を
板状や棒状に形成されたものでも良いが、電子放射性物
質４の保持面積を大きく確保することができるため、パ
イプ状とすることが望ましい。又、前記電子放射性物質
４は、電極基材３ｂの内部でなく、外部に設けられても
良いが、この場合、電子放射性物質４がガラスバルブ２
内で生じる放電時のスパッタリングにより飛散し易くな
ってしまうため、内部に設けられることが望ましい。

【０００９】以下、本発明に係る第一実施形態の電子放
射性物質４について詳細に説明する。本発明に用いる電
子放射性物質４は、ランタン、セリウムなどの希土類金
属の酸化物からなる希土類層と、バリウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、マグネシウムなどのアルカリ土類
金属の酸化物からなるアルカリ土類層とで構成される多
層構造を有するものである。

【００１０】本第一実施形態の電子放出用電極３の製造
は次のようにして行われるものである。図２において、
符号４ａは希土類金属であるランタンの酸化物により形
成した希土類層であり、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）の
スラリをニッケルよりなる電極基材３ｂ上にディップ塗
布することにより成膜される。

【００１１】次に、前記希土類層４ａが乾燥した後、符
号４ｂで示すアルカリ土類金属であるバリウムの酸化物
によりアルカリ土類層を形成する。このアルカリ土類層
４ｂは炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）のスラリを、前記希
土類層４ａと同様に前記希土類層４ａ上にディップ塗布
することにより成膜されるものである。

【００１２】その後、前記希土類層４ａ及びアルカリ土
類層４ｂよりなる電子放射性物質４を有した電極基材３
ｂを、真空中又は不活性ガス中で高周波加熱やレーザー
加熱などで８００℃以上に加熱することにより各層を活
性化する。この際アルカリ土類層４ｂの炭酸バリウムは
熱分解し、酸化バリウムとなる。

【００１３】以上の工程により、電子放射用電極３はニ
ッケルからなる電極基材３ｂ上に酸化ランタンからなる
希土類層４ａ、酸化バリウムからなるアルカリ土類層４
ｂの順で形成された多層の電子放射性物質４を備えたも
のとなる。

【００１４】なお、上記第一実施形態では電極基材３ｂ
上に酸化ランタンからなる希土類層４ａ、酸化バリウム
からなるアルカリ土類層４ｂの順で形成したものである
が、これとは逆に電極基材３ｂ上に酸化バリウムからな
るアルカリ土類層４ｂ、酸化ランタンからなる希土類層
４ａの順で形成したものでも良いが、後述する比較で解
るように前記第一実施形態のような構成の方がより効果
を奏するものとなる。

【００１５】次に、図３に前記実施形態及び比較例とし
て以下に示す構成のものについて、点灯時間と管電圧の
測定を行った結果を示す。この測定は、各電極を用い冷
陰極蛍光管を構成したときの管電圧の時間的変化を測定
したものであり、この際の管サイズは内径２ｍｍ、外径
２．６ｍｍ、管長１６４ｍｍ、封入ガスとしてネオンと
アルゴンの混合ガス及び水銀を９０ｔｏｒｒのガス圧で
封入し、この冷陰極蛍光管に７ｍＡの電流を流し過電流
加速試験を行ったもので、この条件は全ての例において
共通である。なお、各時間における管電圧の測定はこの
冷陰極蛍光管の定格電流である５ｍＡで行った。

【００１６】まず、実施例１としては前記第一実施形態
で説明したニッケルよりなる電極基材３ｂ上に酸化ラン
タンからなる希土類層４ａ、酸化バリウムからなるアル
カリ土類層４ｂの順で形成したものである。

【００１７】実施例２は、ニッケルよりなる電極基材３
ｂ上に酸化バリウムからなるアルカリ土類層４ｂ、酸化
ランタンからなる希土類層４ａの順で形成したものであ
る。

【００１８】次に、比較例１としては、ニッケルよりな
る電極基材３ｂのみで構成したもので、電子放射性物質
４を有しないものである。

【００１９】比較例２はニッケルよりなる電極基材３ｂ
上に酸化バリウムからなるアルカリ土類層４ｂのみを電
子放射性物質４として備えたものである。

【００２０】まず、比較例１の電子放射性物質４を有さ
ないニッケル電極を用いた冷陰極蛍光管は、管電圧の時
間的変化はほとんどないものの、管電圧が約２２０Ｖと
高く電極での消費電力が高いため、発光効率が悪い。
又、比較例２の酸化バリウムを電子放射性物質として備
えるニッケル電極を用いた冷陰極蛍光管は、初期の管電
圧は約１６０Ｖと低いものの、点灯時間の経過とともに
管電圧が上昇し、１００時間経過時には前記比較例１と
同等となり実用的ではない。

【００２１】これに対し、本発明による実施例１の希土
類層、アルカリ土類層の順で電子放射性物質として備え
るニッケル電極を用いた冷陰極蛍光管は、初期の管電圧
が約１７０Ｖ程度であり、１００時間経過時においても
ほとんど変化は見られず、１０００時間経過時でも１８
０Ｖ程度である。

【００２２】又、実施例２のアルカリ土類層、希土類層
の順で電子放射性物質として備えるニッケル電極を用い
た冷陰極蛍光管は、初期の管電圧が約１６０Ｖ程度であ
り、１００時間経過時においては約１７５Ｖと多少の上
昇が見られるものの、充分な許容範囲であり、そして、
１０００時間経過時でも約１９５Ｖ程度であり、実施例
１のものと比較すると管電圧の上昇が見られるものの実
用性が充分にあるものである。

【００２３】このように、本発明によればニッケル電極
に比較して管電圧を５０Ｖ程度低いものとすることがで
きるとともに、この低い管電圧を長時間維持することが
でき長寿命のものとすることができる。

【００２４】次に、図４に示すものは、本発明における
第二実施形態であり、前記第一実施形態の構成に加え
て、希土類層４ａとアルカリ土類層４ｂとの間にさらに
複合層４ｃを有するものである。

【００２５】前記複合層４ｃは希土類金属の酸化物とア
ルカリ土類金属の酸化物との複合酸化物よりなるもので
ある。本第二実施形態では希土類層４ａとして酸化ラン
タン、アルカリ土類層４ｂとして酸化バリウムを用いて
いるため、前記複合層４ｃは酸化ランタンと酸化バリウ
ムの複合酸化物（ＢａＬａ_２Ｏ_４）により形成されてい
るものである。

【００２６】次に、この第二実施形態による電子放出用
電極３の製造方法について説明すると、まず、前記第一
実施形態と同様に、ニッケルよりなる電極基材３ｂ上に
酸化ランタンのスラリをディップ塗布することにより希
土類層４ａを形成する。前記希土類層４ａが乾燥した
後、この上に炭酸バリウムのスラリをディップ塗布し、
アルカリ土類層４ｂを形成する。

【００２７】以上までの工程は、前記第一実施形態と同
様であるが、本第二実施形態は次に活性化工程が異なる
ものとなる。前記希土類層４ａ及びアルカリ土類層４ｂ
よりなる電子放射性物質４を有した電極基材３ｂを真空
中又は不活性ガス中で高周波加熱やレーザー加熱などで
９００℃以上で数十秒加熱すると、アルカリ土類層４ｂ
の炭酸バリウムは熱分解し、酸化バリウムとなる。又、
希土類層４ａと、アルカリ土類層４ｂの界面において反
応が起こり、希土類金属の酸化物とアルカリ土類金属の
酸化物との複合酸化物が形成され、複合層４ｃとして存
在するものとなる。なお、活性化は相対的なエネルギー
によりなされるものであるため、前記の９００℃より多
少低い温度であっても、加熱時間を長くすることにより
同様の作用を得ることも可能である。

【００２８】又、他の製造方法としては、電極基材３ｂ
上にまず、酸化ランタンのスラリをディップ塗布し、次
に酸化ランタンと酸化バリウムとの複合酸化物のスラリ
をディップ塗布し、さらにこの上に炭酸バリウムのスラ
リをディップ塗布した電極基材３ｂを、真空中又は不活
性ガス中で高周波加熱やレーザー加熱などで８００℃以
上で数十秒加熱すると、アルカリ土類層４ｂの炭酸バリ
ウムが熱分解し酸化バリウムとなる。これにより電子放
出用電極３は、電極基材３ｂ上に酸化ランタンからなる
希土類層４ａ、酸化ランタンと酸化バリウムとの複合酸
化物からなる複合層４ｃ、酸化バリウムからなるアルカ
リ土類層４ｂよりなる３層構造の電子放射性物質４を有
するものとなる。

【００２９】この製造方法によれば、前記複合層４ｃを
前記希土類層４ａと前記アルカリ土類層４ｂの材料とは
異なるものにより製造することが可能である。

【００３０】なお、本第二実施形態においても、電極基
材３ｂ上に希土類層４ａ、複合層４ｃ、アルカリ土類層
４ｂの順で形成したもので説明したが、これとは逆に電
極基材３ｂ上にアルカリ土類層４ｂ、複合層４ｃ、希土
類層４ａの順で形成したものでも良い。

【００３１】本第二実施形態によっても、前記第一実施
形態と同様な作用効果を得られるものとなる。

【００３２】上記の２つの実施形態では、二層又は三層
構造のもので説明したが、同様の材料を用いてさらに多
層のものとしても良いが、電子放出用電極３としては、
前記実施形態のもので充分な効果を奏するものである。

【００３３】又、製造方法においては、各材料をディッ
プ塗布するもので説明したが、抵抗加熱蒸着、ＥＢ蒸
着、イオンプレーティング蒸着、スパッタなど他の成膜
方法を用いても良い。

【００３４】さらに、電子放射性物質をＢａＯ_１−ｘと
Ｌａ_２Ｏ_３−ｙや、ＢａＯとＢａＬａ_２Ｏ_４−ｚとＬａ
_２Ｏ_３−ｔなどの酸素欠損型のものにより構成すること
も可能で、同様な効果を奏する

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
用電極及び冷陰極蛍光管は効率が高く、長時間使用して
も、その管電圧が上昇することがなく、低い管電圧を有
し、安定した放電を長期に亘り維持することができる。
又、アルカリ土類金属の酸化物を使用しているため、暗
黒点灯性にも優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る冷陰極蛍光管の実施形態を示す
断面図である。

【図２】 本発明に係る電子放出用電極の実施形態を示
す断面図である。

【図３】 本発明及び比較例による冷陰極蛍光管の管電
圧の経時変化を示す特性図である。

【図４】 本発明の他の実施形態の電子放出用電極の断
面図である。

【図５】 従来例の冷陰極蛍光管を示す断面図である。

【図６】 同じく従来例の電子放出用電極を示す断面図
である

【符号の説明】

１ ……冷陰極蛍光管 ２ ……ガラスバルブ ３ ……電子放出用電極 ３ａ……導入線 ３ｂ……電極基材 ４ ……電子放射性物質 ４ａ……希土類層 ４ｂ……アルカリ土類層 ４ｃ……複合層 ５ ……蛍光体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極基材上に電子放射性物質を備える電
   子放出用電極において、前記電子放射性物質は、希土類
   金属の酸化物からなる希土類層と、アルカリ土類金属の
   酸化物からなるアルカリ土類層よりなることを特徴とす
   る電子放出用電極。
2. 【請求項２】 前記希土類層と前記アルカリ土類層の間
   にさらに希土類金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物と
   の複合酸化物からなる複合層を含むことを特徴とする請
   求項１に記載の電子放出用電極。
3. 【請求項３】 前記希土類層が前記電極基材側に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子放
   出用電極。
4. 【請求項４】 前記希土類層は酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ
   _３）であり、前記アルカリ土類層は酸化バリウム（Ｂａ
   Ｏ）であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいず
   れかに記載の電子放出用電極。
5. 【請求項５】 上記請求項１〜請求項４のいずれかに記
   載の電子放出用電極を放電電極として備えることを特徴
   とする冷陰極蛍光管。