JP2007012610A - 冷陰極ランプ及びその電極 - Google Patents

Abstract

【課題】始動電圧を低減し、水銀蒸気の消耗を減少し、長寿命化を実現する冷陰極ランプ及びその電極を提供する。
【解決手段】本発明による冷陰極ランプ用電極２０は、電子放射層２０ａと、少なくとも前記電子放射層２０ａの外表面の一部を覆い、かつその材料が耐イオン衝突材料を含む耐衝突層２０ｂとを有する。本発明による冷陰極ランプ１０は、密封ハウジング２１と、前記密封ハウジング２１の端部に設けられ、電子放射層２０ａと、少なくとも前記電子放射層２０ａの外表面の一部を覆いかつその材料が耐イオン衝突材料を含む耐衝突層２０ｂとを有する、少なくとも一対の電極２０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷陰極ランプ及びその電極に関し、特に始動電圧を低減し、水銀蒸気の消耗を減少し、長寿命化が実現する冷陰極ランプ及びその電極に関する。

非発光性の表示装置（例えば、液晶表示装置）は、映像を発生させるために、バックライトモジュールを付加する必要がある。一般には、バックライトモジュールは、光源を供給するために、液晶表示装置の表示パネルの背面に設けられる。そして、バックライトモジュールの光源として、冷陰極ランプ（cold cathode fluorescent lamp, CCFL）が使用されている。

図１に示すように、従来の冷陰極ランプ１０は、気密なガラス管１０１に希ガスと水銀蒸気が封入されている。ガラス管１０１の内壁に蛍光体層１０２が塗布される。また、ガラス管１０１の両端に一対の電極１０３が封装される。電極１０３は、外端が導入線１１によって高圧電源に接続される。電極１０３が上記高圧電源に駆動され高圧電界で放電し、イオン化電子が水銀蒸気と希ガスと衝突して紫外光を発生する。この放電により発生した紫外線によって蛍光体層１０２を励起し可視光を得る。

しかし、液晶表示装置の多樣化に伴って、冷陰極ランプ１０にも小型化、細径化、高輝度化及び長寿命化などが強く要求されるようになってきた。そのうち、高輝度化と長寿命化については、電圧を増加することにより、冷陰極ランプの輝度を上げることができるが、電力を過量に消耗するため、冷陰極ランプが長時間にわたって使用することができなくなる。また、電極１０３の放電過程では、電極１０３の物質は、イオンに衝突されガラス管１０１上にスパッタ付着され易いため、長期的に冷陰極ランプ１０の寿命が短縮された。

冷陰極ランプ１０に使用された電極１０３は、その材料が一般にニッケル（Ni）、モリブデン（Mo）またはニオブ（Nb）など仕事関数（work function）の小さい材料から選ばれ、始動電圧（threshold voltage）を低減する。そのうち、モリブデンとニオブの仕事関数がニッケルよりさらに小さいため、始動電圧が低くなると同時に、イオン衝突に対する耐イオン衝突性を向上したが、コストも比較的高くなる。そこで、コストを低減するとともに始動電圧を低く維持するために、図２に示すように、内層１０３ａと外層１０３ｂとを有する二層の電極１０３が開示されており、その内層１０３ａが始動電圧の低い材料（例えば、モリブデンまたはニオブ）を採用し、その外層１０３ｂがコストの低い材料（例えば、ニッケル）を採用することにより、電極１０３の製造コストの低減化を図っている。

しかし、上述した電極１０３において、外層１０３ｂの仕事関数が内層１０３ａのそれより大きいため、長期的に放電環境に置かれると、電極１０３のスパッタ物質が増加して、水銀蒸気が過量に消耗され、冷陰極ランプ１０の長寿命化を妨げることになる。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、始動電圧を低減し、水銀蒸気の消耗を減少し、長寿命化を実現する冷陰極ランプ及びその電極を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による冷陰極ランプ用電極は、電子放射層と、少なくとも前記電子放射層の外表面の一部を覆い、かつその材料が耐イオン衝突材料を含む耐衝突層とを有する。

また、本発明による冷陰極ランプ用電極は、さらに、前記電子放射層と前記耐衝突層との間に設けられ、かつその仕事関数が前記電子放射層のそれより大きい導電層を有する。

また、本発明による冷陰極ランプは、密封ハウジングと少なくとも一対の電極とを備え、前記電極は、前記密封ハウジングの端部に設けられ、電子放射層と、少なくとも前記電子放射層の外表面の一部を覆いかつその材料が耐イオン衝突材料を含む耐衝突層とを有する。

また、前記冷陰極ランプの前記電極は、それぞれ、さらに、前記電子放射層と前記耐衝突層との間に設けられ、かつその仕事関数が前記電子放射層のそれより大きい導電層とを有する。

また、前記導電層は、ニッケルまたはその合金から構成され、前記耐衝突層の仕事関数は、前記導電層のそれより小さくしてもよい。

また、前記電子放射層の材料は、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、ニッケル、チタニウム、ニオブ、モリブデン及びその合金からなるグループのうち少なくとも一つが選ばれたものであってもよい。

また、前記耐イオン衝突材料は、セラミックス、チタニウム、ニオブ、モリブデン及びその合金からなるグループのうち少なくとも一つが選ばれたものであってもよい。

また、前記電極の形状は、円筒状、Ｕ字形状、Ｖ字形状、Ｙ字形状または板状のグループのうちの何れか一つであってもよい。

本発明の冷陰極ランプ及びその電極によれば、導電層（すなわち、耐衝突層）によって、少なくとも主要に電子を放出する導電層（すなわち、電子放射層）の外表面の一部を覆い、かつ電子放射層が仕事関数の比較的に小さい材料から選ぶことにより、比較的低い始動電圧が得ることができる。さらに、前記耐衝突層の材料が耐イオン衝突材料を含むため、従来の技術より、有効に過度に発生した電極のスパッタリング物質を低減し、水銀蒸気の消耗を抑制し、冷陰極ランプの使用寿命を延長する。また、本発明の電極は、仕事関数の大きい導電層を有するため、全部に仕事関数の小さい導電層を電極とする場合より、製造コストを削減することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施例における冷陰極ランプ及びその電極について説明する。
冷陰極ランプ（cold cathode fluorescent lamp, CCFL）は、主として、非発光性の表示装置（例えば、液晶表示装置）の映像を発生させるために、液晶表示装置の表示パネルの背面に設けられる、バックライトモジュールの光源として用いられる。

図３に示すように、本発明の好適な実施例における電極２０は、電子放射層２０ａと、耐衝突層２０ｂとを有する。

電子放射層２０ａは、電子を放出するために設けられ、その材料が、酸化バリウム（BaO）、酸化カルシウム（CaO）、酸化ストロンチウム（SrO）、ニッケル（Ni）、チタニウム（Ti）、ニオブ（Nb）、モリブデン（Mo）及びその合金のグループから少なくとも一つが選ばれたものである。

前記耐衝突層２０ｂは、少なくとも電子放射層２０ａの外表面の一部を覆い、すなわち、電子放射層２０ａを部分的にまたは完全に覆う。また、耐衝突層２０ｂの材料は、耐イオン衝突材料を含む。本実施例において、この耐イオン衝突材料は、例えば、セラミックス、チタニウム、ニオブ、モリブデン及びその合金からなるグループのうち少なくとも一つが選ばれたものである。

また、図４に示すように、電極２０は、さらに、電子放射層２０ａと耐衝突層２０ｂとの間に設けらた導電層２０ｃを有する。また、導電層２０ｃの仕事関数は、電子放射層２０ａのそれより大きいため、電極の体積が同様である場合、さらに電極２０の製造コストを削減することができる。なお、導電層２０ｃは、例えばニッケルまたはその合金から構成される。

なお、本実施例において、耐衝突層２０ｂは、イオン衝突に対し有効に抵抗するために、仕事関数が導電層２０ｃのそれより小さい材料を利用する。すなわち、導電層２０ｃの仕事関数は、電子放射層２０ａと耐衝突層２０ｂのそれより大きい。

電極２０の形状は、例えば円筒状（図３と図４参照）、Ｕ字形状、Ｖ字形状、Ｙ字形状または板状（図５参照）である。電子放射層２０ａを冷陰極ランプ２の中央の近傍に設置し、耐衝突層２０ｂを導入線２３の内端の近傍に設置して実施すればよい。さらに、耐衝突層２０ｂは、セラミックスから構成される場合、図６に示すように、セラミックス自身が非導電性材料であるため、導入線２３を耐衝突層２０ｂの欠け口２４に通過するように設置し、導入線２３を導電層２０ｃまたは電子放射層２０ａに直接に接続すれば、実施することもできる。

図３に示すように、本発明の好適な実施例における冷陰極ランプ２は、密封ハウジング２１と、密封ハウジング２１の両端に封装された少なくとも一対の電極２０とを備える。密封ハウジング２１は、気密なガラス管からなり、内壁に蛍光体からなる発光層２２が塗布され、内部に希ガスと水銀蒸気が封入される。電極２０は、それぞれ密封ハウジング２１の端部に設けられ、電子放射層２０ａと耐衝突層２０ｂとを有する。なお、電極２０の構成特徴、材料及び形状は、上述したものと同様なので、その説明を省略する。

なお、電極２０は、導入線２３によって駆動電源と接続し、前記駆動電源によって電源を供給し、電極２０に電子を放出させ、イオン化電子が前記希ガスと水銀蒸気と衝突した後、紫外光を発生し、この放電により発生した紫外線によって発光層２２を励起し可視光を得る。

ここで、電極２０の耐衝突層２０ｂは、少なくとも電子放射層２０ａの外表面の一部を覆い、かつその材料が耐イオン衝突材料を含むため、電極のスパッタリング物質の発生を抑制し水銀蒸気の消耗を低減することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

従来の冷陰極ランプを示す断面図である。 従来の冷陰極ランプの電極を示す一部断面図である。 本発明の好適な実施例における冷陰極ランプ及びその電極を示す図であり、（Ａ）は一部の断面図であり、（Ｂ）は冷陰極ランプの中間省略した断面図である。 図３の電極にさらに導電層を有する構成を示す図であり、（Ａ）は一部の断面図であり、（Ｂ）は冷陰極ランプの中間省略した断面図である。 本発明に係わる電極が板状である構成を示す図であり、（Ａ）は一部の断面図であり、（Ｂ）は冷陰極ランプの中間省略した断面図である。 耐衝突層が非導電性材料である電極を示す図であり、（Ａ）は一部の断面図であり、（Ｂ）は冷陰極ランプの中間省略した断面図である。

符号の説明

１０ 冷陰極ランプ
１０１ ガラス管
１０２ 蛍光体層
１０３ 電極
１０３ａ 内層
１０３ｂ 外層
１１ 導入線
２ 冷陰極ランプ
２０ 電極
２０ａ 電子放射層
２０ｂ 耐衝突層
２０ｃ 導電層
２１ 密封ハウジング
２２ 発光層
２３ 導入線
２４ 欠け口

Claims (12)

1. 電子放射層と、
   少なくとも前記電子放射層の外表面の一部を覆い、かつその材料が耐イオン衝突材料を含む耐衝突層と
   を有することを特徴とする、冷陰極ランプ用電極。
2. さらに、前記電子放射層と前記耐衝突層との間に設けられ、かつその仕事関数が前記電子放射層のそれより大きい導電層と、
   を有することを特徴とする、請求項１に記載の冷陰極ランプ用電極。
3. 前記導電層は、ニッケルまたはその合金から構成され、前記耐衝突層の仕事関数は、前記導電層のそれより小さいことを特徴とする、請求項２に記載の冷陰極ランプ用電極。
4. 前記電子放射層の材料は、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、ニッケル、チタニウム、ニオブ、モリブデン及びその合金からなるグループのうち少なくとも一つが選ばれたものであることを特徴とする、請求項１に記載の冷陰極ランプ用電極。
5. 前記耐イオン衝突材料は、セラミックス、チタニウム、ニオブ、モリブデン及びその合金からなるグループのうち少なくとも一つが選ばれたものであることを特徴とする、請求項１に記載の冷陰極ランプ用電極。
6. 前記電極の形状は、円筒状、Ｕ字形状、Ｖ字形状、Ｙ字形状または板状のグループのうちの何れか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の冷陰極ランプ用電極。
7. 密封ハウジングと、
   前記密封ハウジングの端部に設けられ、電子放射層と、少なくとも前記電子放射層の外表面の一部を覆いかつその材料が耐イオン衝突材料を含む耐衝突層とを有する、少なくとも一対の電極と
   を備えることを特徴とする、冷陰極ランプ。
8. 前記電極は、それぞれ、前記電子放射層と前記耐衝突層との間に設けられ、かつその仕事関数が前記電子放射層のそれより大きい導電層をさらに有することを特徴とする、請求項７に記載の冷陰極ランプ。
9. 前記導電層は、ニッケルまたはその合金から構成されることを特徴とする、請求項８に記載の冷陰極ランプ。
10. 前記耐衝突層の仕事関数は、前記導電層のそれより低いことを特徴とする、請求項８に記載の冷陰極ランプ。
11. 前記電子放射層の材料は、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、ニッケル、チタニウム、ニオブ、モリブデン及びその合金からなるグループのうち少なくとも一つが選ばれたものであり、前記耐イオン衝突材料は、セラミックス、チタニウム、ニオブ、モリブデン及びその合金からなるグループのうち少なくとも一つが選ばれたものであることを特徴とする、請求項７に記載の冷陰極ランプ。
12. 前記電極の形状は、円筒状、Ｕ字形状、Ｖ字形状、Ｙ字形状または板状のグループのうちの何れか一つであることを特徴とする、請求項７に記載の冷陰極ランプ。

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