JP2003197147A - 冷陰極低圧放電管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電管発光により経時的に低減する光量を改
善することができ、ランプ初期光量の向上も図れる冷陰
極低圧放電管を提供する。 【解決手段】 ガラス管１の内面に蛍光体被膜２を形成
し、水銀及び希ガスを封入すると共にガラス管の両管端
に導入線４，４′を気密に封着し、ガラス管内の両管端
において導入線の端部に筒状の金属電極３，３′を接続
した冷陰極低圧放電管において、当該放電管の発光時に
放電空間内で高温になる箇所に不純ガス吸着性の高い金
属物質を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶モニターや液
晶ディスプレイのバックライト、小形照明装置などに用
いる冷陰極低圧放電管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶モニター、ノート型パーソナ
ルコンピュータのディスプレイ、携帯型や車載型の液晶
テレビモニターなどの液晶ディスプレイのバックライト
に用いられる冷陰極低圧放電管は、図９に示す構造であ
る。これについて説明するとガラス管１の内面に発光体
として蛍光体被膜２を形成し、ガラス管１の両管端に有
底筒状の金属電極３，３′を配置し、ガラス管１の両管
端に気密に封着した導入線４，４′の内端をこの金属電
極３，３′に接続している。５，５′は導入線４，４′
をガラス管１の両管端に気密に封着するビーズガラスで
ある。ガラス管１の内部には、水銀及びＮｅ−Ａｒ混合
ガスのような放電媒体が封入してある。

【０００３】この図９に示す従来例の場合、電極３，
３′の付近に不純ガス吸着性の高い金属物質が装備され
ていないため、冷陰極低圧放電管の点灯時にガラス管１
内に残留している不純ガス及び電極３，３′から放出さ
れる不純ガスの影響によって放電空間内でのチラツキや
スネーキング現象が発生しやすい。そのため、従来で
は、ランプ印加電流を増加させることによって放電空間
内の不純ガスの除去を行っており、結果的にランプ光量
が低減しやすい問題点があった。

【０００４】これを解決するために、従来、図１０に示
す構造の冷陰極低圧放電管が用いられることもある。こ
の図１０に示す従来例の場合、図９に示した従来例のも
のに対して、有底筒状の金属電極３，３′の内部に不純
ガス吸着性の高い金属物質６，６′を設けた点が異なっ
ている。

【０００５】また、従来の冷陰極低圧放電管では、過電
流エージングやエージング時間を長くし電極部を強制的
にスパッタさせて電極近傍のガラス内面を黒化させて始
動性を改善することが行われている。

【０００６】一般的に各種放電灯は、始動時に放電のき
っかけとなる初期電子が存在しないと電離が円滑に行わ
れず、したがって始動が不能もしくは困難になる特性が
ある。放電のきっかけとなる初期電子となるのは、熱電
子、光電子、高電界により放出される電子、自然界の宇
宙線などであり、外部から光が届かない暗黒雰囲気中に
放電灯を留め置きした場合、初期電子が存在しなくなる
ために始動特性が悪くなる。特に、電極として冷陰極を
用いた冷陰極低圧放電灯は、始動時に冷陰極が熱電子を
放出する構造になっていないため、暗黒での始動特性が
良くない。

【０００７】この始動特性の改善のために、従来では、
Ｅｘｏ電子放出特性を持つ物質を電極近傍のガラス管内
の蛍光体被膜の表面に塗布することによって、初期電子
となるＥｘｏ電子を放出しやすくする対策も採用されて
いる。また、冷陰極キセノン放電灯では、始動特性を改
善するために、電極に放射性同位元素（ＲＩ）などを設
け、初期電子を放出するようにすることもある。

【０００８】

【特許文献１】特開平０２−０１２７５１号公報

【０００９】

【特許文献２】特開平０２−０２８２８３号公報

【００１０】

【特許文献３】特許第３０８０３１８号公報

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１０に示
した構造の従来の冷陰極低圧放電管にあっては、その金
属物質６，６′が放電管の発光時に電極３，３′からの
発光グローに覆われてしまうため、金属物質６，６′自
身の飛散により蛍光体被膜２の内面に付着し、ランプ光
量が低減されやすい問題点があった。

【００１２】また、始動特性の改善のために放射性同位
元素を用いる場合、これの取り扱いに専門的な注意が必
要であり、また環境対策も必要であり、コストがかかる
問題点があった。

【００１３】一方、電極近傍のガラス管内壁にＥｘｏ電
子放出特性を持つ物質を塗布する場合、この物質が外部
光のないところでは電子を放出しないので、完全な暗黒
中では始動特性改善のために良好に機能せず、信頼性に
劣る問題点があった。

【００１４】さらに、過電流エージングやエージング時
間を長くし電極部を強制的にスパッタさせてガラス管の
電極近傍の内面を黒化させて始動性を改善する場合、強
制的に黒化させるためにイニシャル時の光量がダウンす
る問題点があった。

【００１５】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、放電管発光により経時的に低減する光
量を改善することができ、ランプ初期光量の向上が図
れ、また点灯時のランプ光量の維持率も向上できる冷陰
極低圧放電管を提供することを目的とする。

【００１６】本発明はまた、初期のランプのチラツキの
防止のためのエージング時間を短縮できる冷陰極低圧放
電管を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ガラ
ス管内面に蛍光体被膜を形成し、水銀及び希ガスを封入
すると共に前記ガラス管の両管端に導入線を気密に封着
し、前記ガラス管内の両管端において前記導入線の端部
に筒状の電極を接続した冷陰極低圧放電管において、当
該放電管の発光時に放電空間内で高温になる箇所に不純
ガス吸着性の高い物質を配置したことを特徴とするもの
である。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１の冷陰極低圧
放電管において、前記不純ガス吸着性の高い物質を、前
記電極の放電側開口部の先端より放電空間側に突出しな
い状態で前記蛍光体被膜の内側に配置したことを特徴と
するものである。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１の冷陰極低圧
放電管において、前記不純ガス吸着性の高い物質は、当
該放電管の発光時に前記電極からの発光グローに覆われ
ることのない箇所に配置したことを特徴とするものであ
る。

【００２０】請求項４の発明は、請求項１〜３の冷陰極
低圧放電管において、前記不純ガス吸着性の高い物質と
して、Ｚｒ、ＺｒＯ₂ 、アルミナ、タンタルのいずれか
の単体又はそれらの１又は複数の混合物を用いたことを
特徴とするものである。

【００２１】請求項５の発明は、ガラス管内面に蛍光体
被膜を形成し、水銀及び希ガスを封入すると共に、前記
ガラス管内の両管端に筒状の電極を設けた冷陰極低圧放
電管において、前記ガラス管内壁面における前記電極の
少なくとも一方の近辺に、Ｚｒ層もしくはＺｒ化合物層
を形成したことを特徴とするものである。

【００２２】請求項６の発明は、請求項５の冷陰極低圧
放電管において、前記ガラス管の内径は１〜４ｍｍであ
り、前記Ｚｒ若しくはＺｒ化合物の量は、０．５〜１．
２ｍｇの範囲であることを特徴とするものである。

【００２３】請求項７の発明は、請求項５又は６の冷陰
極低圧放電管において、前記ガラス管の内径は１〜４ｍ
ｍであり、前記Ｚｒ層若しくはＺｒ化合物層の内側端の
位置は、前記電極の内側端の位置に対して±１．０ｍｍ
内の範囲であることを特徴とするものである。

【００２４】請求項８の発明は、請求項５〜７の冷陰極
低圧放電管において、前記Ｚｒ層若しくはＺｒ化合物層
は、前記ガラス管内面と蛍光体被膜との間に形成されて
いることを特徴とするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の冷陰極低圧放電管の
１つの実施の形態の構造を示している。本実施の形態の
冷陰極低圧放電管は、図９の従来例とほぼ同様であっ
て、ガラス管１の両管端に有底筒状の金属電極３，３′
を配置し、ガラス管１の両管端に気密に封着した導入線
４，４′の内端をこの金属電極３，３′に接続してあ
る。この導入線４，４′は、ガラス管１の両管端にビー
ズガラス５，５′を融着することにより気密に封着した
ものである。ガラス管１の内部には、水銀及びＮｅ−Ａ
ｒ混合ガスのような放電媒体ガスが封入してある。

【００２６】そして本実施の形態の特徴として、不純ガ
ス吸着性の高い物質、例えば、Ｚｒ、ＺｒＯ₂ 、アルミ
ナ、タンタルの単体又はそれらの複数種の混合物のパウ
ダーの塗膜又は成形物７，７′を、放電管発光時に放電
空間内で高温になる箇所、すなわち、金属電極３，３′
の付近の蛍光体被膜２の内側に形成してある。この不純
ガス吸着性の高い物質のパウダーの塗膜又は成形物７，
７′は、金属電極３，３′の放電側開口部の先端ａ，
ａ′よりも放電空間内に突出しない箇所に形成してあ
る。

【００２７】これにより、不純ガス吸着性の高い物質の
塗膜又は成形物７，７′は放電管発光時に電極３，３′
からの発光グローに覆われないので当該物質自身の飛散
がなく、蛍光体被膜２の内面に付着して経時的に光量を
低減させることはない。また、発光グローが蛍光体被膜
に入射する範囲外に塗膜又は成形物７，７′が存在する
ので蛍光体被膜２の発光面積を狭めることがなく、初期
発光量が低減することもない。

【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態の冷陰極
低圧放電管について、図４を用いて説明する。第２の実
施の形態の冷陰極低圧放電管は、図９の従来例とほぼ同
様であって、ガラス管１の両管端に有底筒状の金属電極
３，３′を配置し、ガラス管１の両管端に気密に封着し
た導入線４，４′の内端をこの金属電極３，３′に接続
してある。この導入線４，４′は、ガラス管１の両管端
にビーズガラス５，５′を融着することにより気密に封
着したものである。ガラス管１の内部には、水銀及びＮ
ｅ−Ａｒ混合ガスのような放電媒体ガスが封入してあ
る。

【００２９】そして本実施の形態の特徴として、Ｚｒあ
るいはＺｒＯ₂ のようなＺｒ化合物のパウダーの塗膜７
を金属電極３，３′の内の高圧側の金属電極３′の付近
において、ガラス管１の内壁と蛍光体被膜２との間に形
成してある。このＺｒあるいはＺｒ化合物の塗膜７は、
金属電極３′の放電側開口部の先端ａ′よりも放電空間
内に突出しない箇所に形成してある。

【００３０】より詳しくは、ガラス管１の内径１〜４ｍ
ｍであるとき、ＺｒあるいはＺｒ化合物の塗布量は０．
５〜１．２ｍｇであり、電極３′の内側端ａ′の位置に
対して±１ｍｍに内端が位置するように塗布位置を設定
する。

【００３１】これにより、第２の実施の形態の冷陰極低
圧放電管では、エージング後のチラツキがなく、始動特
性も向上し、また外部光がなくても始動が可能であるか
ら信頼性も向上する。さらにエージング時間を短時間に
することが可能となり、イニシャル時の光量のアップが
図れる。

【００３２】

【実施例】（従来例と実施例１との比較）従来構造の冷
陰極低圧放電管と本発明の実施例１の冷陰極低圧放電管
とについて、初期光量及び経時的な光量測定結果を図２
に示してある。仕様は、ランプ管１はφ２．６×１５０
ｍｍ、試験電流９ｍＡ、周囲温度２５℃である。これに
より、経時的な光量の低減割合が本発明製品の方が３〜
４％向上していることが分かる。

【００３３】なお、本発明においては、塗膜又は成形物
７，７′の設置箇所としては、図３（ａ）〜（ｄ）に示
す各箇所に設定することができる。同図（ａ）の例で
は、ガラス管１の内壁に、蛍光体２によって挟み込むよ
うに形成している。また、同図（ｂ）の例では、ガラス
管１の管端内面に塗膜７，７′を形成している。同図
（ｃ）の例では、円盤状の成形物７，７′とし、これを
電極３とガラス管１の管端内面との間の位置で導入線
４，４′に取り付けている。また、同図（ｄ）の例で
は、電極３，３′の外周に直接に塗膜７，７′を形成し
ている。これらによっても図１に示した実施の形態と同
様の作用、効果を奏する。

【００３４】（実施例２）図４に示す実施例２の冷陰極
低圧放電管において、ガラス管１は直管形であり、この
ガラス管１の外径はφ１．８ｍｍ、内径はφ１．４ｍ
ｍ、ほぼ真円形であり、全長は５０ｍｍ、電極間距離は
３８ｍｍに設定された放電空間を有するものにした。

【００３５】電極３，３′は冷陰極で、Ｎｉを有底円筒
状に加工したホロー電極である。ガラス管１の放電空間
には、ネオンとアルゴン混合ガス及び水銀を封入してい
る。蛍光体被膜２は、３波長蛍光体を使用している。

【００３６】ガラス管１の内表面の高圧電極３′側に形
成した塗膜７には、金属酸化物であるＺｒ化合物を使用
した。Ｚｒ塗布量は０．８ｍｇであり、塗布位置は、電
極３′の内端部ａ′より端部よりに０．５ｍｍずれた位
置とした。

【００３７】図５に塗布位置と放電開始遅れ効果のデー
タを示している。ＺｒまたはＺｒ化合物の塗布量はラン
プエージング後（３０Ｍｉｎ）の測定値である。０．５
ｍｇ以上塗布すると放電遅れ（始動性）は良好であっ
た。ただし、塗布量が１．２ｍｇ以上になると塗布部分
が蛍光体被膜２と同時に剥がれた（図６に示す）。よっ
て、ホロー電極３′の外表面に塗布する量（Ｚｒ化合物
量）は、０．５〜１．２ｍｇが最適であることが分かっ
た。

【００３８】図７にエージング時間と輝度低下を示す。
電極３′側のガラス管１の内面にＺｒ化合物７を塗布す
ることで、エージング時間の短縮化が測れ、イニシャル
時の輝度（明るさ）が向上することが分かった。

【００３９】図８にＺｒまたはＺｒ化合物の塗布位置と
放電遅れ特性（始動特性）の関係を示す。電極３′の先
端よりもガラス管１の端部よりに−１ｍｍ以内の位置に
塗膜７の内側端が位置する配置にすれば、放電遅れが発
生しないことが分かった。ただし、電極３′の先端より
も中央よりに１ｍｍを超える位置まで塗膜７を形成すれ
ば、これが金属酸化物であるために両者間で放電が発生
するために好ましくなく、ＺｒまたはＺｒ化合物の塗膜
７の先端位置は、電極３′の先端ａ′に対して±１ｍｍ
に設定するのが好ましいことが分かった。

【００４０】

【発明の効果】以上のように請求項１〜４の発明によれ
ば、不純ガス吸着性の高い物質を放電管の発光時に放電
空間内で高温になる箇所であって、蛍光体被膜の内側に
又は当該放電管の発光時に電極からの発光グローに覆わ
れることのない箇所に配置したので、この金属物質が放
電管の発光時に金属電極からの発光グローに覆われるこ
とがなく、このために不純ガス吸着用の物質自身の飛散
がなく、蛍光体被膜の内面に付着して経時的に光量を低
減させることがなく、放電管の光量維持率を向上でき
る。また、不純ガス吸着性の高い金属物質を電極の放電
側開口部の先端より放電空間側に突出しない箇所に配置
したので、蛍光体被膜の発光面積を狭めることがなく、
初期発光量を低減させることがない。

【００４１】請求項５〜８の発明の冷陰極低圧放電管に
よれば、ガラス管の内面にＺｒ層若しくはＺｒ化合物層
を形成することで、始動特性と共に不純物吸着特性を改
善することができ、結果として、初期エージング時間を
短縮でき、また、外部光がなくても始動性が良好であ
り、信頼性が向上する。さらに、エージング時間を短時
間にすることが可能となり、イニシャル時の光量のアッ
プが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態の冷陰極低圧放電管
の断面図。

【図２】上記の実施の形態の光量の経時的変化を従来例
のものと比較したグラフ。

【図３】本発明の他の実施の形態における不純ガス吸着
性の高い物質の配置例を示す一部破断断面図。

【図４】本発明の第２の実施の形態の冷陰極低圧放電管
の断面図。

【図５】冷陰極定圧放電管において、Ｚｒ層若しくはＺ
ｒ化合物層の量と放電開始遅れ特性との関係を示すグラ
フ。

【図６】冷陰極定圧放電管において、Ｚｒ層若しくはＺ
ｒ化合物層の量が過度の場合に発生した剥がれ状態を示
す図。

【図７】上記の実施の形態の冷陰極低圧放電管のエージ
ング時間と輝度変化との関係を示すグラフ。

【図８】上記の実施の形態の冷陰極低圧放電管における
Ｚｒ層若しくはＺｒ化合物層の塗布位置と放電遅れ特性
との関係を示すグラフ。

【図９】従来例の冷陰極低圧放電管の断面図。

【図１０】他の従来例の冷陰極低圧放電管の断面図。

【符号の説明】

１ ガラス管 ２ 蛍光体被膜 ３，３′ 金属電極 ４，４′ 導入線 ７，７′ 塗膜又は成形物

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス管内面に蛍光体被膜を形成し、水
   銀及び希ガスを封入すると共に、前記ガラス管内の両管
   端に筒状の電極を設けた冷陰極低圧放電管において、 当該放電管の発光時に放電空間内で高温になる箇所に不
   純ガス吸着性の高い物質を配置したことを特徴とする冷
   陰極低圧放電管。
2. 【請求項２】 前記不純ガス吸着性の高い物質を、前記
   電極の放電側開口部の先端より放電空間側に突出しない
   状態で前記蛍光体被膜の内側に配置したことを特徴とす
   る請求項１に記載の冷陰極低圧放電管。
3. 【請求項３】 前記不純ガス吸着性の高い物質は、当該
   放電管の発光時に前記電極からの発光グローに覆われる
   ことのない箇所に配置したことを特徴とする請求項１に
   記載の冷陰極低圧放電管。
4. 【請求項４】 前記不純ガス吸着性の高い物質として、
   Ｚｒ、ＺｒＯ₂ 、アルミナ、タンタルのいずれかの単体
   又はそれらの１又は複数の混合物を用いたことを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の冷陰極低圧放電
   管。
5. 【請求項５】 ガラス管内面に蛍光体被膜を形成し、水
   銀及び希ガスを封入すると共に、前記ガラス管内の両管
   端に筒状の電極を設けた冷陰極低圧放電管において、 前記ガラス管内壁面における前記電極の少なくとも一方
   の近辺に、Ｚｒ層もしくはＺｒ化合物層を形成したこと
   を特徴とする冷陰極低圧放電管。
6. 【請求項６】 前記ガラス管の内径は１〜４ｍｍであ
   り、前記Ｚｒ若しくはＺｒ化合物の量は、０．５〜１．
   ２ｍｇの範囲であることを特徴とする請求項５に記載の
   冷陰極低圧放電管。
7. 【請求項７】 前記ガラス管の内径は１〜４ｍｍであ
   り、前記Ｚｒ層若しくはＺｒ化合物層の内側端の位置
   は、前記電極の内側端の位置に対して±１．０ｍｍ内の
   範囲であることを特徴とする請求項５又は６に記載の冷
   陰極低圧放電管。
8. 【請求項８】 前記Ｚｒ層若しくはＺｒ化合物層は、前
   記ガラス管内面と蛍光体被膜との間に形成されているこ
   とを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の冷陰極
   低圧放電管。