JP2004207183A - 蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命で、しかもコンデンサーを必要としない液晶表示素子等の照明装置に好適な蛍光ランプを提供する。
【解決手段】蛍光ランプにおいて、電極の表面に、絶縁体からなる電極被覆層が形成されてなることを特徴とする。この電極被覆層は、蛍光ランプの点灯時に誘電体として機能する。
【選択図】 図１１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子等の照明装置の光源となる蛍光ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は自己発光しないため、透過型液晶表示素子に専用の照明装置（以下バックライトユニット）が用いられたノート型パソコン、ＴＶモニター、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）モニター、車載用計器等が一般に使用されている。
【０００３】
照明装置の光源となる蛍光ランプの発光原理は、一般の照明用蛍光ランプと同様である。即ち、電極間の放電によって封入された水銀ガス等が励起し、励起したガスから放射される紫外線によってガラス管の内壁面に塗られた蛍光体が可視光線を発光するというものである。冷陰極管は初期電圧が高いため、インバーター電源により、高電圧、高周波が印加される。このような蛍光ランプには、熱的、機械的に強度が高く、電気絶縁性で有利なホウケイ酸系の硬質ガラスと導入金属の組合せとして、コバールガラスとコバール金属を用いた蛍光ランプや、タングステンガラスとタングステン金属を用いた蛍光ランプが開発され商品化されている。導入金属の先端電極にはモリブデンやニオブ電極が溶接されている場合があり、さらに電子放出のし易い酸化物に金属粒子を混ぜた物質や、硫化金属酸化物などの導電性電子放出物質が塗布されている場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このランプの電源ユニットは電流を制御するための個別コンデンサーと個別インバーター電源からなる。このため、ランプごとにインバーター電源とコンデンサーがセットされたユニットが必要である。
【０００５】
液晶表示装置の裏側に蛍光ランプを１〜５ｃｍ程度に複数本均等に多数並べて光らせ、その光を拡散板を通して用いるバックライトユニットが主にＴＶモニターに使用される。
【０００６】
ＴＶモニターでは、ランプ本数分だけ電源をつみこむので、表示装置内に占める電源の容積が大きいだけでなく、価格もたかくなるめ、ユニットの電源を一つにまとめることが期待されているが、コンデンサーが省略できないため従来不可能であった。
【０００７】
また、従来の冷陰極ランプの寿命は、金属電極がランプ内でスパッタされるときにＨｇと合金を作成しをＨｇを消費することによって決定されていると考えられている。電子放出特性を維持するために金属電極が必要であり、寿命に限界があった。その寿命はＴＶモニター用として十分に長いとは言えない。
【０００８】
本発明の目的は、長寿命で、しかもコンデンサーを必要としない液晶表示素子等の照明装置に好適な蛍光ランプを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は種々の検討を行った結果、電源から供給された電子を電極から直接的に放出させるのではなく、電極に誘電体を形成して、その誘電特性により誘電体表面から電子を放出させれば、ランプ内にコンデンサーの代わりになる機構を構築できること、及びスパッタによってＨｇと合金を作りやすい電極金属を極力露出させないようにすれば電源の統合と寿命の延長ができることを見いだし、本発明を提案するにいたった。
【００１０】
即ち、本発明の蛍光ランプは、電極の表面に、絶縁体からなる電極被覆層が形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の蛍光ランプにおいて、電極被覆層は、蛍光ランプの点灯時に誘電体として機能する。
【００１２】
また電極の表面全面に亘って電極被覆層が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また電極被覆層上に、さらに電子放射性物質からなる層が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また電極被覆物質の１５０℃における体積抵抗率Ω・ｃｍが、ｌｏｇ表示で６以上であることを特徴とする。
【００１５】
また電極被覆物質の３５０℃における体積抵抗率Ω・ｃｍが、ｌｏｇ表示で５以上であることを特徴とする。
【００１６】
また電極被覆物質の１ＭＨｚ、室温の誘電正接が、０．０１よりも小さいことを特徴とする。
【００１７】
また電極被覆物質の４０ＫＨｚ、１５０℃の誘電正接が、０．０５よりも小さいことを特徴とする。
【００１８】
また電極被覆物質の４０ＫＨｚ、２５０℃の誘電正接が０．１よりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
また電極被覆物質の４０ＫＨｚ、３５０℃の誘電正接が０．５よりも小さいことを特徴とする。
【００２０】
また電極被覆物質が、Ｓｉ０₂を含有する２成分以上の成分で構成されていることを特徴とする。
【００２１】
また電極被覆物質が、ガラス状物質であることを特徴とする。
【００２２】
また電極被覆物質が、非晶質ガラスよりなることを特徴とする。
【００２３】
また電極被覆物質が、結晶性ガラスよりなることを特徴とする。
【００２４】
また電極被覆物質が、非晶質ガラスと誘電体セラミックスの混合物よりなることを特徴とする。
【００２５】
また電極被覆物質が、結晶性ガラスと誘電体セラミックスの混合物よりなることを特徴とする。
【００２６】
また電極被覆物質が、下記組成を有するガラスよりなることを特徴とする。
【００２７】
質量百分率で、ＳｉＯ₂ ５〜８０％、
Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５０％、
Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５０％、
Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ０〜１０％、
ＺｒＯ₂ ０〜１０％、
ＴｉＯ₂ ０〜４０％、
ＭｇＯ ０〜５０％、
ＣａＯ ０〜５０％、
ＳｒＯ ０〜５０％、
ＢａＯ ０〜５０％、
ＺｎＯ ０〜９０％、
Ｎｄ₂Ｏ₃ ０〜４０％、
Ｃｌ₂ ０〜０．５％、
また電極被覆物質のＮａ₂Ｏの含有量が１％以下であることを特徴とする。
【００２８】
また電極被覆物質の耐熱温度が５００℃以上あることを特徴とする。
【００２９】
また電極被覆層の厚みが０．００００１〜１ｍｍであることを特徴とする。
【００３０】
また本発明の蛍光ランプが冷陰極電極蛍光ランプであることを特徴とする。
【００３１】
また液晶表示素子の照明装置用蛍光ランプとして用いられることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
液晶表示素子等の照明装置の光源となる蛍光ランプの電極被覆物質である絶縁体には、以下のような特性が要求される。
【００３３】
▲１▼１５０、２５０、３５０℃の誘電正接が極力小さいこと。
【００３４】
インバーターによって交流高電圧が印加されると電極被覆物質の誘電損失により誘電発熱による発熱がおこる。発熱は第一にエネルギーの浪費によりランプの発光効率が悪化させる。第二に発熱はランプ電極の放熱によってバランスするまで温度が上昇するが、その温度上昇により電極被覆物質の誘電正接が大きくなる特性を持つと誘電損失が大きくなりさらに発熱が大きくなって温度が上がることになり、最終的に電極被覆層の焼損にいたる。焼損すると電極被覆物質が破れて誘電体層としての働きが失われる。正常な状態で電極温度は１５０℃近辺であり、２５０℃になることもまれにある。
【００３５】
誘電加熱は周波数、誘電率、誘電正接、電圧に比例するため、電源条件の周波数と電圧を一定とすると、誘電率と誘電正接を小さくすることで誘電加熱は少なくできる。誘電率はランプに送りこむ電力を確保する誘電容量の設計上に大きく影響する因子であり、狭いランプ内の電極面積の制限とあいまって設計の自由度が少ない。従ってランプ駆動温度域での誘電正接の値を小さくすることが誘電加熱を小さくするために大切である。また、誘電正接が温度上昇によって大きく増加すると、電極被覆物質自身の発熱によって、それ自身の誘電損失が大きくなり、更に温度上昇を招く悪循環を繰り返し、最終的に電極火封物質の焼損に至るため、ランプ駆動温度の１５０℃から２５０℃の誘電損失は温度による変化が少ないことが重要である。さらに極被覆物質の焼損を予防するためには３５０℃の誘電損失量も十分に小さい必要がある。
【００３６】
▲２▼体積抵抗が１５０℃から３５０℃で高いこと。
【００３７】
体積抵抗が低いと電流が電極被覆物質に流れて、ジュール熱により電極被覆物質が焼損する問題を生じる。
【００３８】
▲３▼誘電体として効果を発揮するためには電極被覆物質が十分低温で緻密な層を形成できること。
【００３９】
電極に電極被覆を行なうためには、電極金属の耐熱温度以下で熱処理を行なう必要がある。耐熱温度以上では電極が変形する。
【００４０】
電極被覆層が緻密でなければ、誘電特性が損なわれるばかりでなく、ランプ点灯時のサーマルショックにより電極被覆層が破損することがある。
【００４１】
▲４▼アルカリ含有量が少ないこと。特にＮａ₂Ｏの含有量が極力少ないこと。
【００４２】
高温領域で誘電正接や体積抵抗値に影響が大きいため極力少ないことが求められる。また、ＮａイオンはＨｇとイオン交換をし易い事でも知られており極限まで使用を制限することが望まれている。
【００４３】
▲５▼耐熱温度が十分に高いこと。
【００４４】
ランプ組み立て工程で、ガラス管に封入されるため十分な耐熱性が必要である。耐熱性が低い場合には、電極被覆層が破損する。
【００４５】
上記要求特性を満足する材料について、以下に詳述する。
【００４６】
電極被覆物質として使用される絶縁体は、酸化物であることが好ましい。これは、酸化物がＨｇと合金を作りにくいためである。
【００４７】
また１ＭＨｚの誘電率は物質の性質を代表する値であり、このときの誘電正接が室温で０．０１、好ましくは０．００５、さらに好ましくは０．００３以下の物質を使用するべきである。０．０１以下であれば誘電損失が小さくなって発熱量を実用以下にすることが可能であり、０．０５以下であればランプ稼動温度の高いものでも使用できる、さらに０．００３以下であれば高出力タイプや高周波数タイプのランプでも発熱が小さくなり好ましい。
【００４８】
またランプは４０ＫＨｚから１００ＫＨｚで使用されるが、誘電正接は４０ＫＨｚの方が１００ＫＨｚよりも高くなるので４０ＫＨｚの値で誘電体の誘電特性を規定することができる。また１５０℃はランプの通常の作動温度であり、２５０℃はランプ内部で発生する可能性のある温度である。さらに３５０℃は電極の発熱安全を確保するのに必要な数値である。
【００４９】
１５０℃、４０ｋＨｚの誘電正接は通常０．０００５よりも大きく０．０５以下、好ましくは０．０１以下、さらに好ましくは０．００５以下である。０．０５以下であれば誘電損失が小さくなって発熱量を実用以下にすることが可能であり、０．０１以下であればランプ稼動温度の高いものでも使用できる。さらに０．００５以下であれば高出力タイプでも発熱が小さくなり好ましい。
【００５０】
２５０℃、４０ｋＨｚの誘電正接は０．１以下、好ましくは０．０５以下、さらに好ましくは０．０１以下である。０．１以下であれば誘電損失が小さくなって発熱量を実用以下にすることが可能であり、０．０５以下であればランプ稼動温度の高いものでも使用できる、さらに０．０１以下であれば高出力タイプでも発熱が大きいタイプでも使用可能であり好ましい。
【００５１】
３５０℃、４０ｋＨｚの誘電正接は０．３以下、好ましくは０．１以下、さらに好ましくは０．０５以下である。０．３以下であれば誘電損失が小さくなって発熱量を実用以下にすることが可能であり、０．１以下であればランプ稼動温度の高いものでも使用できる、さらに０．５以下であれば周辺温度が高温でかつ放熱しにくい環境下で高出力タイプのランプでも使用可能であり好ましい。
【００５２】
また下式で表される誘電正接変化率が、１５０℃〜２５０℃間の平均値で、０．００５以下、好ましくは０．００１以下、さらに好ましくは０．０００１以下であることが望まれる。０．００５以下であれば温度が上昇しても、発熱量の変化が少なく安定した温度で使用でき、０．００１以下であればランプ外部環境の影響が少なくなり、０．０００１以下であればランプ発熱量が減って、環境上も真に理想的である。また下式で表される誘電正接変化率が２５０℃〜３５０℃間の平均値で、０．０１以下、好ましくは０．００５以下、さらに好ましくは０．００１以下であることが望まれる。０．０１以下であれば、温度上昇に伴う誘電損失の増大による温度の上昇による電極の焼損を防止することができ、０．００５以下であればランプからの放熱が制限されるような条件でも電極焼損が起こりにくくなるが、より理想的には０．００１以下であればさらにランプ温度安定化が図れて好ましい。
【００５３】
誘電正接変化率 ＝ △誘電正接／△Ｔ
△誘電正接 ： 誘電正接の差
△Ｔ ： 誘電特性の測定温度（℃）の差
体積抵抗はガラスの絶縁性を示す数値であり、抵抗が少ないと電流が流れてガラスがジュール熱によって発熱するため、できだけ高い値が必要である。
【００５４】
１５０℃における体積抵抗率Ω・ｃｍは、ｌｏｇ表示で６よりも高く、１１以上、好ましくは１２以上、さらに好ましくは１４以上である。１１以上あれば十分な実用上の問題の無い抵抗を示し、１２以上あれば誘電損失に与える影響も小さくなり、１４以上あれば完全な絶縁体とみなすことができる。
【００５５】
２５０℃における体積抵抗率Ω・ｃｍは、ｌｏｇ表示で５よりも高く、１０以上、好ましくは１１以上、さらに好ましくは１２以上である。１０以上あれば実用上問題の無い抵抗を示し、１１以上あれば誘電損失に与える影響も小さくなり、１２以上であればより安全である。
【００５６】
３５０℃における体積抵抗率Ω・ｃｍは、ｌｏｇ表示で４よりも高く、９以上、好ましくは１０以上、さらに好ましくは１１以上である。９以上であればなんとか実用化することが可能であり、１０以上あれば実用上問題の無い抵抗を示し、１１以上であればより安全である。
【００５７】
また電極被覆物質は、封着用ビーズの焼付けのときに８００〜１０００℃の温度に曝されるので、できれば９００℃程度、特に１０００℃以上の耐熱温度を有することが望まれる。耐熱温度が９００℃以上であれば焼損がさけられる。
【００５８】
また、ビード付けの済んだ電極に電極被覆層を形成するときは８００℃以下、できれば７００℃以下で焼成可能な電極被覆物質を用いることが望まれる。焼成温度が８００℃以下であればビードの変形なしに焼成が可能である。また、ビードとランプ管の封着の際、５００℃程度まで電極が加熱されるので、少なくともこの程度の耐熱性を有することが必要である。
【００５９】
電極被覆物質としては、ＳｉＯ₂を含む２種以上の成分からなる材料を使用することが好ましい。また電極被覆物質が、ガラス状物質であれば、電極の耐熱温度以下の低温焼成を可能にし、かつガラスであるがゆえに緻密な誘電体層が得られる。それゆえ電極被覆物質はガラス状物質であることが好ましい。
【００６０】
また電極被覆物質は、非晶質ガラスでも、電極被覆時の焼成中に結晶を析出する結晶性ガラスでも良い。結晶を生じると耐熱温度が高くなるため、結晶性ガラスを用いることがより好ましい。これら非晶質または結晶性ガラスに誘電体セラミック粉末を添加してもよい。誘電体セラミック粉末を導入することで誘電特性の調整が可能になる。誘電体セラミックス粉末の添加量は、体積比で全体の６０％以下であることが好ましい。この範囲であれば緻密な焼成被覆が容易に得られる。
【００６１】
電極被覆物質としては、例えば質量百分率で、ＳｉＯ₂ ５〜８０％、Ｂ₂Ｏ₃０〜５０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５０％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ０〜１０％、ＺｒＯ₂ ０〜１０％、ＴｉＯ₂ ０〜４０％、ＭｇＯ ０〜５０％、ＣａＯ ０〜５０％、ＳｒＯ ０〜５０％、ＢａＯ ０〜５０％、ＺｎＯ ０〜９０％、Ｎｄ₂Ｏ₃ ０〜４０％、Ｃｌ₂ ０〜０．５％の組成を有する非晶質ガラスや結晶性ガラスが使用できる。各成分の範囲を限定した理由を以下に説明する。
【００６２】
ＳｉＯ₂は被覆物質をガラス化する役割があり、ガラス化することで電極の耐熱温度以下の低温焼成可能にし、かつガラスであるがゆえに緻密な誘電体層が得られる効果がある。それゆえ電極被覆物質はガラス状物質であることが好ましい。その場合、ＳｉＯ₂の含有量は５〜８０％、特に５〜７０％、さらには１０〜６０％であることが好ましい。５％よりも多いと上記した効果が得られて好ましい。８０％よりも少ないと低温焼成が可能になって好ましい。
【００６３】
なおＳｉＯ₂のみでは低温のガラスが得られにくいので、ＳｉＯ₂以外に酸化物を含有させる必要がある。以下に使用可能な酸化物を紹介する。
【００６４】
アルカリはガラスを低温化する効果があるが、温度の高い状態でイオン伝導をおこして、体積抵抗の劣化や誘電正接の増大を招きやすい。その含有量はＬｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏが１０％以下、好ましくは１％以下、さらに好ましくは０．１％以下である。特にＮａ₂Ｏは１％以下、特に０．１％以下であれば誘電正接も小さく好ましい。
【００６５】
Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの失透性を大きく改善する成分であり、ガラスの溶融、成形を容易にする成分である。その含有量は０〜６０％、好ましくは０〜５０％である。Ａｌ₂Ｏ₃が６０％以下であれば溶融、加工が工業的に容易になり、５０％以下であれば粘度が十分に低くなって誘電体の燒結が容易になる。
【００６６】
Ｂ₂Ｏ₃は、溶融性の向上、膨張の調整、粘度の調整、及び化学的耐久性を向上させる成分であり、その含有量は０〜５０％、好ましくは０〜４０％である。Ｂ₂Ｏ₃が５０％以下であると、ガラス融液からの蒸発が少なくガラスが均一になりやすいため好ましい。４０％以下であるとランプ製造工程中の熱加工時にもガラス成分の蒸発が少なく好ましい。
【００６７】
ＴｉＯ₂は、ガラスの誘電率を高める成分であり、高誘電率が必要な場合には含有されることが望まれる。その含有量は０〜４０％、好ましくは０〜３０％である。４０％よりも少なければ、ガラス中に失透を生じることなく安定して生産でき、３０％よりも少ないと、さらに安定して工程での安定化が期待できる。
【００６８】
ＺｒＯ₂はガラスの安定性を増す成分であり、その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜８％である。ＺｒＯ₂が１０％以内であれば失透が生じることもなく安定したガラスが得られ、８％以下であればさらに好ましい。
【００６９】
ＺｎＯはガラスの低温化に効果のある成分であり、その含有量は０〜９０％、好ましくは０〜８０％である。９０％よりも少なければ失透が生じることもなく安定したガラスが得られ、８０％以下であればさらに好ましい。
【００７０】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはガラスの低温化に効果のある成分であり、その含有量は各々０〜５０％であり、好ましくは０〜４０％である。５０％以下であれば失透が生じることなく安定したガラスが得られ４０％以下であればさらに好ましい。
【００７１】
Ｎｄ₂Ｏ₃はガラスの誘電率を調整する成分であり、その含有量は０〜４０％、好ましくは０〜３０％である。４０％以下であれば失透が生じることなく安定したガラスが得られ、３０％以下であればさらに好ましい。
【００７２】
その他に、誘電率を調整する成分として、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｔａ₂Ｏ₅、ＭｏＯ₃、ＷＯ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃やＬａ₂Ｏ₃等の希土類を４０％以下で導入可能である。また清澄剤成分としてＳｎＯ₂、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＳＯ₃等を含有させることも可能である。
【００７３】
ハロゲン成分は蛍光体に影響するため含有しないことが望まれ、特にＦは１％以下、好ましくは０．１％、さらに好ましくは０．０１％以下にすることが望まれる。
【００７４】
また電極被覆物質から多量にガスが放出され、被覆層に穴があくと、誘電体として重大な欠陥になる。しかもランプ内でのガス放出はランプの輝度を確保する上で好ましくない。ガラスから発生するガスの成分は主として水分と考えられる。それゆえ、ガラスの水分量が少ないほど好ましく、下記式で求められる係数Ｘが０．１〜１．２であれば、穴が誘電体層に穴があくことなく緻密に焼成できて好ましい。特に０．４〜０．８の範囲にあればランプ内にガスが放出されることが無く好ましい。
【００７５】
水分量は、下記の式で表される赤外線透過率係数（Ｘ）に比例する。
【００７６】
Ｘ＝（ｌｏｇ（ａ／ｂ））／ｔ
ａ：３８４０ｃｍ-1付近の極小点の透過率（％）
ｂ：３５６０ｃｍ-1付近の極小点の透過率（％）
ｔ：試料測定厚み（ｍｍ）
水分量の調整は、通常燃焼ガス中の水分や、ガラス原料（硼酸と無水硼砂の混合比）で調整する。また、これらで調整しきれない場合には、乾燥空気バブリングによって調整できる。このように水分量を調整することによって、肉厚の薄い細管の場合でも安定して加工することができる。
【００７７】
上記電極被覆物質を用いて形成される電極被覆層の膜厚は、静電容量を確保するためには薄いほうが良いが、強度を保つためには厚いほうが好ましい。したがって、その膜厚は０．１μｍ以上、できれば５μｍ以上で、１０００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下であることが好ましい。
【００７８】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。表１は本発明で使用するガラスからなる電極被覆物質の実施例（試料Ａ〜Ｈ）を示している。
【００７９】
【表１】

【００８０】
まず、表１の組成となるようにガラス原料を調合した後、白金坩堝を用いて１５５０〜１６５０℃で８時間溶融した。溶融後、融液を所定の形状に成形、加工して各ガラス試料を作製した。原料は石粉、アルミナ、硼酸、ジルコン、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、亜鉛華、酸化ネオジウムある。これは一例であり、原料の種類に限定されるものではない。また、組成に示される成分は換算値であり、表記の酸化物価数に限定されない。
【００８１】
表２は、本発明の蛍光ランプの実施例（試料Ｎｏ．１〜１３）をそれぞれ示している。
【００８２】
【表２】

【００８３】
各蛍光ランプは以下のようにして作製された。
【００８４】
まず表２に示す電極被覆物質を用意した。各電極被覆物質は、線熱膨張係数が２０〜７４×１０^-7／℃であり、タングステン、コバール、モリブデン又は４５合金に適合する熱膨張であった。
【００８５】
次にこれらの被覆物質を用いて蛍光ランプを作製した。各ランプは、表中に示すランプ種類に応じて以下のようにして作製された。なお表中に示すランプ種類は、１が第一の形態の蛍光ランプ、２が第二の形態の蛍光ランプ、３が第三の形態の蛍光ランプをそれぞれ意味している。
【００８６】
図１〜３は、本発明の第一の形態の蛍光ランプに関する説明図である。
【００８７】
図１は金属電極の形成方法を示すものである。図１（ａ）に示す形状の電極材料を、図１（ｂ）に示すようにチューブ状に加工した。金属は必要に応じて、コバールやタングステンやニオブやモリブデン等が使用可能であり、特に限定されるものではない。続いて金属電極は、８０℃、５０％Ｈ₂ＳＯ₄に２分間浸漬した後、室温の１０％Ｈ₂ＳＯ₄と１０％Ｈ₂Ｏ₂混酸で２分間処理して表面の酸化膜を除去した。このようにして用意した電極に、電極被覆物質を被覆した。
【００８８】
電極への被覆方法は、ガラスペーストへのディッピングやスプレー法や静電塗装法が知られているが、本発明者は、薄く均質な膜厚の絶縁層を得るために電気泳動法を選択した（図１（ｃ））。なお電極の被覆は、この方法に限定されるものではない。２種類以上の粉末を使用する場合はディッピング法が扱いやすい。電気泳動法の電解液はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）にアンモニア水を電解液として加え溶液を用い、ガラス粉末を懸濁液にして、電気泳動法で粒子を電極に付着させた。これを表２に示した焼成温度で焼成した。焼成後の電極被覆層の膜厚は４０μｍであった。
【００８９】
得られた被覆層付き電極（図２）を、内面に蛍光体が塗布された日本電気硝子製の外径４ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ５００ｍｍのガラス製外套管（材質名ＢＦＫ又はＢＦＷ）の両端に挿入し、電極の枝部が外部に出るようにセットした。その後、同一材質のガラス製排気管を、図３に示すように電極の枝部を挟むようにして当接させ、両端を加熱して接着した。なお外套管や排気管のガラス材質は、電極素材によって決定されるものであり、ＢＦＫまたはＢＦＷに限定されるものではない。
【００９０】
次に排気管の一方を融着した後、一方の排気管内部に水銀アマルガムボートを挿入し、排気後ＡｒとＮｅガスを封入してさらにアマルガムボートを加熱してＨｇを管内に導入した後、排気管を融着して蛍光ランプを得た。
【００９１】
図４のようにして回路を形成したところ、このランプは駆動周波数４０ｋＨｚ
、電流３０ｍＡで点灯した。
【００９２】
図５〜８は、本発明の第二の形態の蛍光ランプに関する説明図である。
【００９３】
図５は、金属電極の形成方法を示すものである。まず電極被覆物質の膨張に合わせて選択した厚み０．５ｍｍの金属筒を絞り加工し（図５（ａ））、切断分離した（図５（ｂ））。切断分離した電極材料（図５（ｃ））を、電気泳動法で膜付けし（図５（ｄ））、電極材料表面に電極被覆層を形成した（図５（ｅ））。さらに電気接続のため外面側の電極被覆層の一部を剥ぎ取った後、表に示す焼成温度で燒結させて電極を得た（図５（ｆ））。なお焼成後の電極被覆層の膜厚は６０μｍであった。
【００９４】
このようにして得られた被覆層付き電極を、内面に蛍光体を塗布した日本電気硝子製のＢＦＫまたはＢＦＷ材質の外径４ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ５００ｍｍのガラス製外套管の両端に挿入して溶着し、さらに同材質のガラス製排気管を溶着した（図６）。続いて第一の形態の蛍光ランプを作製した方法と同様にして、ガスとＨｇを管内に導入し、融着してランプとした（図７）。
【００９５】
なお直管状の電極を用いても同様な接着が可能である（図８）。この場合、外套管との接着には低融点ガラスを使用することが可能である。例えば日本電気硝子製ＬＳ−１３０１をペーストとしてガラス製外套管に塗布した後、電極と接触させた状態で４３０℃で焼成して、被覆層付き電極と外套管を接着させることができる。このような形態にすれば、万一電極部が加熱した場合に温度ヒューズとして働いてランプの気密性が破れ、ランプが停止するため安全である。
【００９６】
図７のようにして回路を形成したところ、このランプは駆動周波数４０ｋＨｚ、電流３０ｍＡで点灯した。
【００９７】
また本形態は、被覆された電極部が外部にあるため、放熱しやすい。このため電極温度をコントロールしやすく、最適な温度にランプをコントロールできる。
【００９８】
図９〜１１は、本発明の第三の形態の蛍光ランプに関する説明図である。この形態は、従来からある冷陰極ランプ（ＣＦＬ）の電極表面に電気泳動法で電極被覆物質を膜付けしたものである。
【００９９】
図９は、金属電極の形成方法を示すものである。まず図９（ａ）に示す電極材料に、図９（ｂ）に示すようにして電気泳動法にて電極被覆層を形成した（図９（ｃ））。さらに被覆層の一部と重なるにようにビーズをセットし（図９（ｄ））、表に示す温度で膜焼成とビーズ焼成を同時に行なった。得られた電極被覆層の膜厚は１０μｍであった。
【０１００】
この被覆層付き電極（図９（ｅ））を、内面に蛍光体を塗布した日本電気硝子製のＢＦＫまたはＢＦＷ材質の外径４ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ５００ｍｍのガラス製外套管に挿入して溶着し（図１０）、従来通りの手法でガスとＨｇを管内に導入してランプとした。
【０１０１】
図１１のように回路を形成したところ、このランプは駆動周波数４０ｋＨｚ 、電流３０ｍＡで点灯した。
【０１０２】
このようにして作製した各ランプ試料について、ランプ照度、並列点灯性、異常加熱について評価した。
【０１０３】
その結果、各実施例のランプは、同条件で点灯させたＣＦＬ（図１２）と比較したところ、遜色ないか、或いは本実施例のランプの方が明るかった。またインバーター電源に対して並列にランプを並べて点灯することができ、電源の集約が可能であることを示している。また電極付近温度も１５０℃程度であり、異常は見られなかった。なお輝度維持については十分な検証ができていないが、１００ｈｒレベルでは安定した輝度維持を示すことが確認された。
【０１０４】
ランプ照度は、フィルター越しに観察し、同条件で点灯させたＣＦＬと比較した。並列点灯性は、図１３に示すようにランプを並列に並べて、コンデンサーを介さずに点灯が可能か調査した。なおこの試験には、安全のためランプ１本平均の電流が１００ｍＡを越えるとブレーカーが働くようにした電源を用いた。異常加熱については、電源周辺温度を計測して、２５０℃以上の加熱を認めた時は異常加熱とした。
【０１０５】
次に、電極被覆層上に導電性電子放出物質をディッピングで形成してランプを作製し、点灯させた。このランプについても同様に点灯することが確認できた。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のように本発明の蛍光ランプは、コンデンサーを必要とすることがなく、インバーター電源の集約が可能である。また異常発熱が無く安定して使用することができる。また電極が被覆されているため、劣化が殆どなく寿命が長い。それゆえ安価で信頼性の高い液晶バックライト用照明装置のランプとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の形態の蛍光ランプに用いる電極の製造方法を示す説明図である。
【図２】本発明の第一の形態の蛍光ランプに用いる電極を示す説明図である。
【図３】本発明の第一の形態の蛍光ランプを製造する方法を示す説明図である。
【図４】本発明の第一の形態の蛍光ランプを使用する場合の回路を示す説明図である。
【図５】本発明の第二の形態の蛍光ランプに用いる電極の製造方法を示す説明図である。
【図６】本発明の第二の形態の蛍光ランプを製造する方法を示す説明図である。
【図７】本発明の第二の形態の蛍光ランプを使用する場合の回路を示す説明図である。
【図８】本発明の第二の形態の蛍光ランプの別の形態を示す説明図である。
【図９】本発明の第三の形態の蛍光ランプに用いる電極の製造方法を示す説明図である。
【図１０】本発明の第三の形態の蛍光ランプを製造する方法を示す説明図である。
【図１１】本発明の第三の形態の蛍光ランプを使用する場合の回路を示す説明図である。
【図１２】従来のＣＦＬランプを示す説明図である。
【図１３】本発明の蛍光ランプを並列に並べた状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ コバール電極材料（厚み０．１ｍｍ）
２ コバール電極加工品（胴体部曲線加工 枝部折り曲げ加工）
３ ガラス電着槽
４ 直流定電流電源
５ 電着用電極
６ 電着後 各焼成温度で焼成した電極
７ 外套管
８ 排気管
９ 本発明の第一の形態の蛍光ランプ
１０ インバーター電源
１１ コバール金属チューブ
１２ 絞り加工治具
１３ 切断済み電極部品
１４ ガラス電着槽
１５ 電着済み電極
１６ 電着、焼成済み電極（一部被覆）
１７ 外套管
１８ 排気管
１９ 本発明の第二の形態の蛍光ランプ
２０ 低融点ガラス
２１ ＣＦＬ用電極
２２ ガラス電着槽
２３ 電着済み電極
２４ ビーズ（ガラス管）取り付け済み電極
２５ 焼成済み電極
２６ 排気およびガス充填中の蛍光ランプ
２７ 本発明の第三の形態の蛍光ランプ
２８ 従来のＣＦＬランプ

Claims (22)

1. 電極の表面に、絶縁体からなる電極被覆層が形成されてなることを特徴とする蛍光ランプ。
2. 蛍光ランプの点灯時に、電極被覆層が誘電体として機能することを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
3. 電極の表面全面に亘って電極被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
4. 電極被覆層上に、さらに電子放射性物質からなる層が形成されていることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
5. 電極被覆物質の１５０℃における体積抵抗率Ω・ｃｍが、ｌｏｇ表示で６以上であることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
6. 電極被覆物質の３５０℃における体積抵抗率Ω・ｃｍが、ｌｏｇ表示で５以上であることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
7. 電極被覆物質の１ＭＨｚ、室温の誘電正接が、０．０１よりも小さいことを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
8. 電極被覆物質の４０ＫＨｚ、１５０℃の誘電正接が、０．０５よりも小さいことを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
9. 電極被覆物質の４０ＫＨｚ、２５０℃の誘電正接が０．１よりも小さいことを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
10. 電極被覆物質の４０ＫＨｚ、３５０℃の誘電正接が０．５よりも小さいことを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
11. 電極被覆物質が、Ｓｉ０₂を含有する２成分以上の成分で構成されていることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
12. 電極被覆物質が、ガラス状物質であることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
13. 電極被覆物質が、非晶質ガラスよりなることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
14. 電極被覆物質が、結晶性ガラスよりなることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
15. 電極被覆物質が、非晶質ガラスと誘電体セラミックスの混合物よりなることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
16. 電極被覆物質が、結晶性ガラスと誘電体セラミックスの混合物よりなることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
17. 電極被覆物質が、下記組成を有するガラスよりなることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
    質量百分率で、ＳｉＯ₂ ５〜８０％、
    Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５０％、
    Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５０％、
    Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ ０〜１０％、
    ＺｒＯ₂ ０〜１０％、
    ＴｉＯ₂ ０〜４０％、
    ＭｇＯ ０〜５０％、
    ＣａＯ ０〜５０％、
    ＳｒＯ ０〜５０％、
    ＢａＯ ０〜５０％、
    ＺｎＯ ０〜９０％、
    Ｎｄ₂Ｏ₃ ０〜４０％、
    Ｃｌ₂ ０〜０．５％、
18. 電極被覆物質のＮａ₂Ｏの含有量が１％以下であることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
19. 電極被覆物質の耐熱温度が５００℃以上あることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
20. 電極被覆層の厚みが０．００００１〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
21. 冷陰極電極蛍光ランプであることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。
22. 液晶表示素子の照明装置用蛍光ランプとして用いられることを特徴とする請求項１の蛍光ランプ。

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