JP2003323862A - 冷陰極蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対向する領域のガラス管に対する放電電極部
の発熱伝播を効率よく抑制・低減化させ、長時間に亘っ
て所要の発光機能を保持する冷陰極蛍光ランプの提供。 【解決手段】 内壁面に蛍光体層２が設けられ、かつ希
ガスおよび水銀が封入されたガラス管１と、前記ガラス
管１内の両端部に対向して封止導入された一対の導入線
３ａ，３ｂと、前記導入線３ａ，３ｂの対向先端部にそ
れぞれ電気的に接続して封装された放電電極４ａ，４ｂ
とを有する冷陰極蛍光ランプであって、前記ガラス管１
の両端側で、かつ放電電極４ａ，４ｂ先端部よりも突出
させてガラス管１内壁面側との間に、ガラス管１中の雰
囲気よりも熱伝導率が小さい電気絶縁材質製の筒状熱遮
蔽体６ａ，６ｂをそれぞれ介挿・配設したことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極蛍光ランプ
に係り、さらに詳しくは高信頼性化ないし長寿命化を図
った冷陰極蛍光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば計測用表示パネル、ワードプロ
セッサー、パーソナルコンピューターなどの液晶表示機
器は、応用の拡大化ないし普及に伴って、高性能、小形
化、長寿命化などが要求されている。このような要求に
対応して、バックライト用光源としての冷陰極蛍光ラン
プ（冷陰極低圧放電灯）においても、性能・信頼性など
のレベルアップが必然的に要望されている。たとえばモ
ニター用液晶ディスプレイの場合、バックライトとして
大光量が要求されるため、放電電極に対して大電流を流
す設計・仕様が採られる。

【０００３】図４は、バックライト用光源として、従来
使用されている冷陰極蛍光ランプの概略構成を示す拡大
横断面図である。図４において、１は内壁面に紫外線の
刺激で発光する蛍光体層２が設けられ、かつネオンやア
ルゴンなどの希ガスおよび水銀を放電媒体として封入し
たガラス管（ガラスバルブ）、３ａ，３ｂは前記ガラス
管１の両端部に対向して封止導入された一対の導入線、
４ａ，４ｂは前記導入線３ａ，３ｂの対向先端部にそれ
ぞれ電気的に接続してガラス管１内に封装された放電電
極である。

【０００４】ここで、ガラス管１は、内径φ１．０〜
３．８ｍｍ程度、長さ４０〜８００ｍｍ程度である。ま
た、そのガラス管１内には、たとえば０．５〜２．０ｍ
ｇ程度の水銀および７９８０〜１９９５０Ｐａ（６０〜
１５０Ｔｏｒｒ）程度の希ガスが放電媒体として封入さ
れている。

【０００５】さらに、前記構成において、放電電極４
ａ，４ｂは、たとえば内径０．６〜１．７ｍｍ程度、肉
厚０．１〜０．２ｍｍ程度、長さ２〜３ｍｍ程度の円筒
体（たとえばニッケル製円筒体）で、その側壁外面に、
要すればエミッター層を塗布・焼き付けた構成となって
いる。そして、これら放電電極４ａ，４ｂは、構成部材
である円筒体の外底面部に、ガラスビーズ封止型５ａ，
５ｂに封止導入された一対の導入線３ａ，３ｂの先端部
をスポット溶接などにより電気的に接続され、かつ機械
的に接合固定されている。

【０００６】つまり、導入線３ａ，３ｂを介して放電電
極４ａ，４ｂに所要の電流を通電し、放電させる構成と
なっている。なお、エミッター層は、一般的に、バリウ
ム化合物、イットリウム化合物、ランタン化合物、セシ
ウム化合物などの電子放出性の物質を主体とした素材で
形成されている。そして、要すればエミッター層を担持
する一対の放電電極４ａ，４ｂに、導入線３ａ，３ｂを
介して通電すると、放電が容易に開始して紫外線が放射
され、この紫外線を蛍光体層２によって可視光に変換し
て、冷陰極蛍光ランプとして機能する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷陰極蛍光
ランプは、たとえばモニター用液晶ディバイスに組み入
れ、所要の大光量を得るため大きな電流（入力電力）に
設定したとき、効率の低下が認められるなど問題があ
る。つまり、大光量の発光・放射を得るために、放電電
極４ａ，４ｂに対する入力電流を大きくすると、放電電
極４ａ，４ｂ部に対向する領域のガラス管１表面が温度
上昇する傾向を呈する。

【０００８】ここで、ガラス管１の表面温度の過度な上
昇は、冷陰極蛍光ランプ設置領域（周辺）の温度上昇を
招来し、ランプの発光効率の低下、ときにはガラス管１
のクラック発生などによるランプリーク、さらには、リ
フレクターなど構造部材（部品）の損傷などを引き起こ
す恐れがある。すなわち、バックライト用光源としての
冷陰極蛍光ランプにおいては、所要の光量や信頼性の高
い発光・放射、あるいは長寿命化などの点から、放電電
極４ａ，４ｂ対向するガラス管１の表面温度の上昇抑
制、あるいは表面温度の低下などの対策が重要視され
る。

【０００９】上記ガラス管１の表面温度上昇に伴う問題
の解決策として、放電電極４ａ，４ｂの外径の拡大化、
導入線３ａ，３ｂ径の拡大化、あるいは導入線３ａ，３
ｂの材質変更、エミッターの材質選択など、発熱低減な
いし抑制手段がいろいろ試みられている。しかし、こう
した試みも、光源としての寿命時間（初期輝度の５０％
に輝度が低下するまでの時間）、７００００時間を保証
し得ないのが実状である。つまり、放電電極４ａ，４ｂ
に対向する領域部におけるガラス管１表面の過度な温度
上昇を効果的に抑制・低減する手段としては、なお不十
分で、点灯開始の初期段階においてガラス管１のクラッ
ク発生、強いてはガラス管１の局部的な溶融などによる
ランプリークを全面的に抑制できない。

【００１０】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、対向する領域のガラス管に対する放電電極部の発
熱伝播を効率よく抑制・低減化させ、長時間に亘って所
要の発光機能を保持する冷陰極蛍光ランプの提供を目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内壁
面に蛍光体層が設けられ、かつ希ガスおよび水銀が封入
されたガラス管と、前記ガラス管内の両端部に対向して
封止導入された一対の導入線と、前記導入線の対向先端
部にそれぞれ電気的に接続して封装された放電電極とを
有する冷陰極蛍光ランプであって、前記ガラス管の両端
側で、かつ放電電極先端部よりも突出させてガラス管内
壁面側との間に、ガラス管中の雰囲気よりも熱伝導率が
小さい電気絶縁材質製の筒状熱遮蔽体をそれぞれ介挿・
配設したことを特徴とする冷陰極蛍光ランプである。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１記載の冷陰極
蛍光ランプにおいて、熱遮蔽体がガラス製の円筒状であ
ることを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１もしくは請求
項２記載の冷陰極蛍光ランプにおいて、ガラス管の外径
がφ１．４〜４．８ｍｍ、内径がφ１．０〜３．８ｍｍ
であることを特徴とする。

【００１４】請求項１ないし３の発明において、ガラス
管は、一般的に、内径φ１．０〜３．８ｍｍ程度、長さ
４０〜８００ｍｍ程度であり、ガラス管１内には、放電
媒体として、たとえば０．５〜２．５ｍｇ程度の水銀、
およびネオン、アルゴンなどの希ガス７９８０〜１９９
５０Ｐａ（６０〜１５０Ｔｏｒｒ）程度の希ガスが封入
されている。

【００１５】請求項１ないし３の発明において、放電電
極は、たとえば内径φ０．５〜３．０ｍｍ程度、肉厚
０．１〜０．２ｍｍ程度、長さ２．０〜５．０ｍｍ程度
のタンタル系やモリブデン系の金属製筒状体に構成され
ている。そして、この放電電極は、金属製の円状体の外
底壁面に電気的に接続する一方、ガラス管の端部を封止
・導出された導入線を介して外部から所要の電流が入力
される。なお、放電電極を成す金属製筒状体の内外壁面
の少なくとも一方の面に、エミッター層を塗布・焼き付
けた構成を採ってもよい。

【００１６】請求項１ないし３の発明において、封装さ
れた放電電極及び導入線とガラス管内壁面側との間に、
介挿・配設した筒状の熱遮蔽体は、放電時におけるガラ
ス管中雰囲気の熱伝導率に較べて、熱伝導率が小さい
（１／１００程度以下）電気絶縁材質が選択される。こ
こで、熱伝導率の小さい電気絶縁材質は、たとえばソー
ダガラス、石英ガラスなどであり、筒状冷陰極に対応し
た筒状形で、ガラス管内壁面及び筒状放電電極外周面に
対して離隔して介挿・配設する必要がある。

【００１７】つまり、封装された放電電極及び導入線
は、その点灯動作時の発熱が対向するガラス管内壁面
に、伝播・伝熱するのを一次的（直接的）に防止・遮断
するため、たとえば導入線に対して同軸的にガラス管の
両端封着部に植設・配置されている。なお、筒状の熱遮
蔽体は、前記放電電極部の発熱の伝播・伝熱を効果的に
防止遮断ため、また、放電電極先端部からの放電・ガラ
ス管内壁面に対するスパッタを防止するため、先端部を
放電電極先端部よりも２．０ｍｍ以下、より好ましくは
０．２〜０．５ｍｍ程度突出させておく必要がある。

【００１８】

【発明の実施形態】以下、図１、図２および図３を参照
して実施例を説明する。

【００１９】図１は、実施例に係る冷陰極蛍光ランプの
要部構成を示す拡大横断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に
沿った縦断面図である。図１及び図２において、１は内
壁面に紫外線による刺激で発光する蛍光体層２が設けら
れ、かつ希ガスおよび水銀が封入されたガラス管、３
ａ，３ｂは前記ガラス管１の両端部にそれぞれガラスビ
ーズ封止型５ａ，５ｂに封止導入された一対の導入線、
４ａ，４ｂは前記導入線３ａ，３ｂの対向先端部にスポ
ット溶接などにより電気的に接続され、かつ機械的に接
合固定して封装された放電電極、６ａ，６ｂは前記ガラ
ス管１の両端側で、かつ放電電極４ａ，４ｂ先端部より
も突出させてガラス管１内壁面側との間にそれぞれ介挿
・配設した筒状熱遮蔽体である。

【００２０】ここで、ガラス管１は、たとえば外径２．
６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、長さ２２０ｍｍで、たとえば
２．５ｍｇ程度の水銀、および１０６００Ｐａ（８０Ｔ
ｏｒｒ）程度のネオン、アルゴンなどの希ガスが封入さ
れている。また、放電電極４ａ，４ｂは、外径１．２ｍ
ｍ、長さ４ｍｍのニッケル金属製の円筒体で構成されて
おり、導入線３ａ，３ｂを介して放電電極４ａ，４ｂに
所要の電流を通電すると、この通電で紫外線が放射さ
れ、この紫外線を蛍光体層２により可視光線に変換し
て、所要の光源として機能する構成と成っている。

【００２１】さらに、筒状熱遮蔽体６ａ，６ｂは、たと
えば外径１．８ｍｍ、内径１．４ｍｍのガラス質（電気
絶縁材質）製の筒状体で、かつ放電電極４ａ，４ｂの先
端部に対し、それぞれ先端部を０．５ｍｍ程度突出させ
て、放電電極４ａ−導入線３ａ系、放電電極４ｂ−導入
線３ｂ系に対して同軸的にガラス管封止部に一体的に植
設されている。なお、筒状熱遮蔽体６ａ，６ｂの熱伝導
率は、ガラス管１中雰囲気の熱伝導率が数１００Ｗ／ｍ
・Ｋであるのに対して１／１００以下である。つまり、
導入線３ａ，３ｂを介して一対の放電電極４ａ，４ｂに
通電すると、この通電で紫外線が放射され、この紫外線
を蛍光体層２により可視光線に変換して、所要の光源と
して機能する構成と成っている。

【００２２】上記構成の冷陰極蛍光ランプについて、ラ
ンプ電流１０ｍＡの条件で、連続的な点灯試験を行った
ところ、図３に示すごとく、７００００時間経過後で
も、点灯初期輝度の５５％を保持・発揮し、寿命ないし
発光効率がすぐれている。つまり、従来の冷陰極蛍光ラ
ンプが、点灯開始２０００時間後において、放電電極４
ａ，４ｂ部に対応するガラス管１領域に、クラックの発
生が認められたのに対し、実施例に係る冷陰極蛍光ラン
プは、所望される輝度で７００００時間の点灯維持が可
能で、長寿命性が確保されている。

【００２３】上記実施例から分かるように、この発明に
係る冷陰極蛍光ランプは、電極に対向する領域のガラス
管表面の温度上昇が抑制ないし低減される。すなわち、
大電流の入力で大光量の発光放射を行った場合でも、放
電電極４ａ，４ｂ部における過度の温度上昇は、直接的
に、対向するガラス管面に熱伝導（伝播）されないの
で、ガラス管１表面の局部的な過度の温度上昇が容易に
抑制・回避される。また、筒状熱遮蔽体６ａ，６ｂの介
挿によって、ガラス管１内壁面に対するスパッタリング
も回避される。

【００２４】上記のように、過度な温度上昇抑制などに
よって、ガラス管１の局部的なクラック発生、ガラス管
１の局部的な溶損なども防止され、長寿命化が達成され
る。また、前記局部的、かつ過度の温度上昇の抑制ない
し低減化は、液晶ディスプレイに組み込んだ場合などに
おいて、周辺部の構造部材の熱劣化を回避できるだけで
なく、光源としての発光効率の向上ともなる。つまり、
大電流の通電による放電電極４ａ，４ｂの過度な温度上
昇の悪影響が効果的に抑制される一方、放電電極４ａ，
４ｂのスパッタリング防止・低減も図られて長寿命化が
達成される。

【００２５】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を
採ることができる。たとえば発光管を成すガラス管の径
や長さの寸法、放電電極間隔、放電電極の材質（たとえ
ばモリブデン、タンタル系合金やモリブデン系の合金）
形状・寸法、熱遮蔽体の材質・形状など適宜変更・設定
できる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１ないし３の発明によれば、放電
電極に大電流を入力（通電）し、大光量を得られる長寿
命の冷陰極蛍光ランプが提供される。すなわち、放電電
極部とガラス管内壁面との間に、熱伝導率の小さい材質
製の熱遮蔽体を介挿・配設してある。このために、放電
電極部の発熱によるガラス管の過度な温度上昇が抑制・
防止され、過度の温度上昇に伴うガラス管のクラック発
生などがなくなって、長寿命化が図られる。また、放電
電極部の発熱によるガラス管の過度な温度上昇の抑制・
防止は、周辺部の構造部材に対する熱的な悪影響の低減
ともなって、光源として装着・組み込んだ液晶ディスプ
レイの信頼性向上などに寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る冷陰極蛍光ランプの要部構成を示
す拡大横断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った拡大縦断面図。

【図３】実施例に係る冷陰極蛍光ランプの点灯時間と輝
度維持率との関係を示す特性図。

【図４】従来の冷陰極蛍光ランプの概略構成を示す横断
面図。

【符号の説明】

１……ガラス管 ２……蛍光体層 ３ａ，３ｂ……導入線 ４ａ，４ｂ……放電電極 ５ａ，５ｂ……ガラスビーズ封止型 ６ａ，６ｂ……筒状熱遮蔽体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内壁面に蛍光体層が設けられ、かつ希ガ
   スおよび水銀が封入されたガラス管と、前記ガラス管内
   の両端部に対向して封止導入された一対の導入線と、前
   記導入線の対向先端部にそれぞれ電気的に接続して封装
   された放電電極とを有する冷陰極蛍光ランプであって、 前記ガラス管の両端側で、かつ放電電極先端部よりも突
   出させてガラス管内壁面側との間に、ガラス管中の雰囲
   気よりも熱伝導率が小さい電気絶縁材質製の筒状熱遮蔽
   体をそれぞれ介挿・配設したことを特徴とする冷陰極蛍
   光ランプ。
2. 【請求項２】 熱遮蔽体がガラス製の円筒状であること
   を特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
3. 【請求項３】 ガラス管の外径がφ１．４〜４．８ｍ
   ｍ、内径がφ１．０〜３．８ｍｍであることを特徴とす
   る請求項１もしくは請求項２記載の冷陰極蛍光ランプ。