JP2006294546A - 冷陰極蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】安定して短時間で点灯起動することができ、長寿命を達成することができ、高い発光効率を得ることができる冷陰極蛍光ランプを提供すること。
【解決手段】電子衝突により紫外光を発生するガスが封入されたフラットパネル１２と、フラットパネル１２内面に設けられたフォトルミネセンス蛍光体２２と、フラットパネル１２内に対向配置され少なくとも一方の表面に電界電子放出用の炭素薄膜２４ｂが形成された一対の電極２４とを具備した構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラットパネル内に電子衝突により励起されて紫外光を発生するガスが封入され、この紫外光を可視光に変換する蛍光体をフラットパネル内に備えた冷陰極蛍光ランプに関するものである。

冷陰極蛍光ランプには、ランプ管内に対向配置された１対の電極間に高周波電圧を印加することによりランプ管内に放電を発生させ、この放電のエネルギによって内部に封入してある水銀蒸気やキセノンガス等の原子を励起させ紫外光を発生させ、この紫外光でフォトルミネセンス蛍光体を励起させて可視光を放射するようにしている。このような冷陰極蛍光ランプは、明るさやエネルギー効率に優れているなどの特長を有するため、一般家庭等の照明光源として広く普及して使用されている（特許文献１参照）。このような冷陰極蛍光ランプにおいて、電子衝突により紫外光を発生する物質として水銀が封入されているタイプの冷陰極蛍光ランプを大型のフラットパネルに適用した場合、パネル内面に衝撃対策として有機フィルム等を貼り付けたり、ガラス製のパネル肉厚を厚くしてその強度を補強する必要があり、そのため、初期立ち上げ時にパネル内温度が上昇しにくく、内部の封入水銀が気化するまでに時間を要し、安定した発光輝度を得るまでに時間がかかるという課題がある。

一方、対向する電極の一方を電界放射型の冷陰極としたフラットパネル型の冷陰極蛍光ランプがある。この電界放射型冷陰極タイプにおいては冷陰極から真空中に電子を放出させ、この放出した電子を蛍光体に衝突させ、この蛍光体を励起発光させるようになっている。このような冷陰極において用いる蛍光体は、電子線により励起するカソードルミネセンスであり、このカソードルミネセンスはＴＶセット、コンピュータモニタ、レーダスクリーン等のＣＲＴ内面に形成されており、広く汎用されて普及している。しかしながら、カソードルミネセンスの場合、衝突電子が蛍光体に欠陥を生成するなどによりＣＲＴの作動寿命を左右し、カソードルミネセンスは発光効率が極めて低いという課題がある。
特開２０００−２８５８６３号公報

本発明は、フラットパネル型の冷陰極蛍光ランプにおいて、安定して短時間で点灯起動することができ、長寿命を達成することができ、高い発光効率を得ることができる冷陰極蛍光ランプを提供することを目的としている。

第１の発明による冷陰極蛍光ランプは、電子衝突により紫外光を発生するガスが封入されたフラットパネルと、フラットパネル内面に設けられたフォトルミネセンス蛍光体と、フラットパネル内に対向配置され少なくとも一方の表面に電界電子放出用の微細突起を多数有する炭素薄膜が形成された一対の電極とを具備したことを特徴とするものである。

第１の発明の冷陰極蛍光ランプは、水銀フリーであるので、従来の水銀封入型とは異なって安定して短時間で点灯起動することができ、大型化することができる。また、蛍光体がフォトルミネセンス蛍光体であるから、カソードルミネセンス蛍光体よりも長寿命と高発光効率の冷陰極蛍光ランプを提供することができる。

第２の発明による冷陰極蛍光ランプは、前記炭素薄膜がカーボンナノウォールであることを特徴とするものである。炭素薄膜としてカーボンナノウォールを選択することにより、電界電子放出特性が大きく向上し、発光輝度の高い冷陰極蛍光ランプを提供することができるようになる。

第３の発明による冷陰極蛍光ランプは、電子衝突により紫外光を発生するガスが封入されたフラットパネルと、フラットパネル内面に設けられたフォトルミネセンス蛍光体と、フラットパネル内に対向配置され少なくとも一方の表面に電界電子放出用のカーボンナノウォール等の微細突起を多数有する炭素薄膜が形成された一対の電極とを具備し、前記フラットパネルが前記フォトルミネセンス蛍光体が内面に付着されたフロントパネルと、このフロントパネルと共にフラットパネル内部を密封するリアパネルとを含み、前記フロントパネルは、横方向断面がドーム型パネル要素を横方向に複数連接して横方向全体の断面形状が波型をなして奥行き方向に延びる形状を有する発光パネル部と、発光パネル部の奥行き方向両端側に当該発光パネル部全体ないしはほぼ全体に対向して横方向に延びる電極収納部とを備えてなり、前記電極は、横方向にワイヤ状に延びかつ前記発光パネル部の両端開口に臨むように前記フロントパネルの各電極収納部に収納されていることを特徴とするものである。ドーム型パネル要素における「ドーム型」の形状は限定的に解釈されるべきではなく、半円状、半楕円状、放物線状、等を含み、頂部形状が湾曲状でも若干平坦状であっても含むものであり、横方向両端側から頂部に向けての形状も直線的あるいは曲線的な傾斜面形状を含むことができる。

第３の発明では、フロントパネルが横方向断面がドーム型パネル要素を横方向に複数連接して横方向全体の断面形状が波型をなして奥行き方向に延びる形状を有するので機械的強度が大きく向上している結果、内部が減圧されるフラットパネルを大型化しても、従来のごとく、パネル内面に有機フィルム等を貼り付けたり、ガラス製のパネル肉厚を厚くしてその強度を補強する必要がなくなる。

第４の発明による冷陰極蛍光ランプは、前記フロントパネルの発光パネル部において、そのドーム型パネル要素の横方向端部がリアパネルに当接するとともに、横方向から見た断面形状が当接端に向かうに従い細くなり当該当接端では針状になっていることを特徴とするものである。

第４の発明では、ドーム型パネル要素の横方向端部がリアパネルと当接する当接端が針状であるために平面方向からフロントパネルの発光パネル部を見た場合、ドーム型パネル要素とドーム型パネル要素との横方向連接部位（奥行き方向に線状）で線状の暗部が形成されずに済み、発光特性を向上することができる。

第５の発明による冷陰極蛍光ランプは、前記フロントパネルの発光パネル部において、そのドーム型パネル要素の内面に多数の微細溝を形成し、この微細溝にフォトルミネセンス蛍光体が設けられていることを特徴とするものである。

従来のこの種の発光パネル部では単にその内面にフォトルミネセンス蛍光体を塗装等により付着しているだけのため、その塗装厚みが横方向両端に向かう程薄くなり易い、あるいは不均一になり安い。そのため、従来の発光パネル部では横方向においての発光輝度にむらが生じて発光特性が低かった。これに対して、第５の発明では、微細溝の溝深さを発光パネル部内面の横方向に対して一様に形成することができるので、この微細溝にフォトルミネセンス蛍光体を塗装等により付着した場合、フォトルミネセンス蛍光体の塗装厚みは横方向全体に一様化し、これによって横方向においての発光輝度が均一化して発光特性が大きく向上する。

本発明によれば、安定かつ短時間での立ち上げ特性と、長寿命特性とを有し、かつ発光効率が高い冷陰極蛍光ランプを提供することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプを説明する。実施の形態１の冷陰極蛍光ランプはフラットパネル型かつ電界放射型の冷陰極蛍光ランプである。図１は、実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの斜視図、図２は同冷陰極蛍光ランプの平面図、図３は図１のＡ−Ａ線の断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線の断面図、図５は同冷陰極蛍光ランプの一部を破断して示す斜視図、図６は電極表面に形成した炭素薄膜の写真である。

これらの図を参照して、実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１０は、内部にキセノン等の紫外光発生用ガスとアルゴンガス等の希ガスが封入されたフラットパネル１２を備える。

フラットパネル１２は、可視光を発光するパネルであるフロントパネル１４と、このフロントパネル１４と共に当該フラットパネル内部を密封するリアパネル１６とから構成されている。

フロントパネル１４は、発光パネル部１８と、電極収納部２０とを備える。

発光パネル部１８は、横方向断面がドーム型のパネル要素１８ａを横方向に複数、実施の形態では３本連接して横方向全体の断面形状が波型をなして奥行き方向に延びる形状を有する。ドーム型パネル要素１８ａの横方向両端部１８ｂは、リアパネル１６内面に当接するとともに、横方向から見た断面形状が当接端１８ｃに向かうに従い細くなり当該当接端１８ｃでは針状になっている。ドーム型パネル要素１８ａの内面には多数の微細溝１８ｄが形成されている。微細溝１８ｄにはフォトルミネセンス蛍光体２２が設けられている。微細溝１８ｄにフォトルミネセンス蛍光体２２を設ける手法としてスラリー塗布法、電気永動法、沈降法等があり、これら手法を適宜に選択して用いることにより塗布等をすることができる。微細溝１８ｄの溝深さは、ドーム型パネル要素１８ａの横方向において一様であることが好ましい。

電極収納部２０は、発光パネル部１８の奥行き方向両端側に当該発光パネル部１８全体に対向して横方向に延びて構成されている。電極収納部２０は、ドーム型パネル要素１８の両端の中腹に位置し横方向に長く延び奥行き方向に短く延びる矩形状の平坦部２０ａと、その平坦部２０ａ周縁からリアパネル１６に向けて延びる側面部２０ｂとから構成されている。これによって、電極収納部２０と発光パネル部１８とは連通している。発光パネル部１８は奥行き方向両端において上記中腹より上側で閉じており、中腹以下では電極収納部２０と連通するべく開口１８ｅしている。

電極２４は、横方向にワイヤ状に延びかつ発光パネル部１８の奥行き方向両端の中腹以下の開口１８ｅに臨むようにフロントパネル１４の各電極収納部２０に収納されている。電極２４は、導電性ワイヤ２４ａの表面にカーボンナノウォール等の電界電子放出用の微細突起を有する炭素薄膜２４ｂが形成されている。この場合、両電極２４のワイヤ２４ａ表面それぞれに炭素薄膜２４ｂを形成することができるが、一方のみに炭素薄膜２４ｂを形成することでもよい。両電極２４のワイヤ２４ａ表面に炭素薄膜２４ｂを形成する場合は、両電極２４が共に電子放出することができる。炭素薄膜２４ｂの形成手法の詳細な説明は省略するが、例えばプラズマＣＶＤ法等の成膜技術により形成することができる。なお、図６に電極２４表面の炭素薄膜２４ｂの電子顕微鏡写真を示す。この写真に示すように炭素薄膜２４ｂはナノウォール状である。電極２４は、直線状または屈曲状したものでもよいし、複数のワイヤを拠り合わせたものでもよい。電極２４にはニッケルやその合金等がある。両電極２４間には交流電源２６により電界が印加されるようになっている。なお、交流電源２６を印加するための電極２４の引出端子の図示は図解の明瞭化のために略している。

以上の構成を備えた冷陰極蛍光ランプ１０において、交流電源２６を印加すると、両電極２４において炭素薄膜２４ｂ表面での電界集中により電子が発光パネル部１８内部に放出される。この電子によりフロントパネル１２内のガスが紫外光を発生し、この紫外光によりフロントパネル１２内面のフォトルミネセンス蛍光体２２が可視光を発生する。

以上説明した冷陰極蛍光ランプ１０によれば、大型軽量高性能かつ低価格化志向の液晶表示装置のバックライト等に適用することができる。

なお、図７で示すようにフロントパネル１２内面とフォトルミネセンス蛍光体２２との間に光反射膜２８を設け、フォトルミネセンス蛍光体２２で発生した可視光をリアパネル１４側から外部に放出する構成とすることができる。この場合、フロントパネル１２は実質リアパネル側となり、リアパネル１４は実質フロントパネルとなる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。

実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの斜視図である。 同冷陰極蛍光ランプの平面図である。 図１のＡ−Ａ線の断面図である。 図１のＢ−Ｂ線の断面図である。 同冷陰極蛍光ランプの一部を破断して示す斜視図である。 電極表面に形成した炭素薄膜の写真である。 他の実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの斜視図である。

符号の説明

１０ 冷陰極蛍光ランプ
１２ フラットパネル
１４ フロントパネル
１６ リアパネル
１８ 発光パネル部
１８ａ ドーム型パネル要素
１８ｂ ドーム型パネル要素の両端部
１８ｃ ドーム型パネル要素の当接端
１８ｄ 微細溝
１８ｅ 開口
２０ 電極収納部
２２ フォトルミネセンス蛍光体
２４ 電極
２４ａ 導電性ワイヤ
２４ｂ 炭素薄膜
２６ 交流電源

Claims (5)

1. 電子衝突により紫外光を発生するガスが封入されたフラットパネルと、フラットパネル内面に設けられたフォトルミネセンス蛍光体と、フラットパネル内に対向配置され少なくとも一方の表面に電界電子放出用の微細突起を多数有する炭素薄膜が形成された一対の電極と、を具備したことを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
2. 前記炭素薄膜がカーボンナノウォールである、ことを特徴とする請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
3. 電子衝突により紫外光を発生するガスが封入されたフラットパネルと、フラットパネル内面に設けられたフォトルミネセンス蛍光体と、フラットパネル内に対向配置され少なくとも一方の表面に電界電子放出用のカーボンナノウォール等の微細突起を多数有する炭素薄膜が形成された一対の電極と、を具備し、
   前記フラットパネルが、前記フォトルミネセンス蛍光体が内面に付着されたフロントパネルと、このフロントパネルと共に当該フラットパネル内部を密封するリアパネルとを含み、
   前記フロントパネルは、横方向断面がドーム型パネル要素を横方向に複数連接して横方向全体の断面形状が波型をなして奥行き方向に延びる形状を有する発光パネル部と、発光パネル部の奥行き方向両端側に当該発光パネル部の全体ないしはほぼ全体に対向して横方向に延びる電極収納部とを備えてなり、
   前記電極は、横方向にワイヤ状に延びかつ前記発光パネル部の両端開口に臨むように前記フロントパネルの各電極収納部に収納されている、ことを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
4. 前記フロントパネルの発光パネル部において、そのドーム型パネル要素の横方向端部がリアパネルに当接するとともに、横方向から見た断面形状が当接端に向かうに従い細くなり当該当接端では針状になっている、ことを特徴とする請求項３に記載の冷陰極蛍光ランプ。
5. 前記フロントパネルの発光パネル部において、そのドーム型パネル要素の内面に多数の微細溝を形成し、この微細溝にフォトルミネセンス蛍光体が設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の冷陰極蛍光ランプ。