JP2776470B2

JP2776470B2 - 冷陰極放電灯およびこれを用いた照明装置ならびに液晶表示装置

Info

Publication number: JP2776470B2
Application number: JP2239341A
Authority: JP
Inventors: 将実高木; 直樹筒井; 昌泰石塚; 英彦野口
Original assignee: HARISON DENKI KK; Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: HARISON DENKI KK; Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH04121942A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、暗黒中での始動特性を改善した冷陰極放電
灯、特に冷陰極キセノン放電灯およびこれを用いた照明
装置ならびに液晶表示装置に関する。

（従来の技術）一般に各種放電ランプは、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。

放電のきっかけとなる初期電子としては、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
どがあるが、外部からの光が届かない暗黒雰囲気中に放
電灯を留置きした場合は、光電子が存在しないため宇宙
線のみとなり、始動が困難になる。また完全に遮蔽され
たハウジングやケーシング内でランプを使用する場合は
自然界の宇宙線さえも届かなくなる場合が多く、初期電
子は期待できない。さらに、熱電子で始動する場合は、
一般に電極に熱電子放射性物質を設けこれを加熱して熱
電子の供給を行うので、加熱形の電極を必要とし、電極
構造が複雑になる。

特に、電極として冷陰極を用いたランプは、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。

しかもバルブ内にキセノンを主体とした放電ガスを封
入して水銀を封入しない場合、すなわち冷陰極キセノン
放電灯の場合は、本来的にキセノンの電離特性はよくな
いから放電し難く、始動電圧が高くなり、始動に時間が
かかる傾向がある。

すなわち、冷陰極キセノン放電灯は暗黒中での始動特
性は良くない欠点がある。

従来においてこのような冷陰極キセノン放電灯の始動
特性を改善するため、電極に⁶³Niや¹⁴⁷Pmなどのような
放射性同位元素（RI）を設けるか、CaOを塗布して外部
光を照射することにより初期電子を放出する手段が採用
されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、放射性同位元素を設けるものは、これ
の取扱いに専門的な注意が必要であり、しかも電極に密
封線源の形態で封止こむ必要があるため密封線源にする
ための構造が複雑になり、電極の製造に手間を要し、高
価になる。

一方、CaOの場合は、外部光がないと電子を放出しな
いから完全な暗黒中では良好に機能せず、信頼性に劣る
不具合がある。

本発明においては、取扱いが容易で、放電のきっかけ
となる初期電子を常時放出して始動特性が改善される冷
陰極放電灯およびこれを用いた照明装置ならびに液晶表
示装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）請求項１に記載の発明は、バルブの少なくとも一端に
冷陰極を設け、かつバルブ内部に少なくともキセノンを
含む希ガスを封入した冷陰極放電灯において、上記冷陰
極の外表面に、暗黒中に仕事関数以下の刺激エネルギー
で電子を放出する電子放射物質（Exo電子放射物質と称
する）を直接形成したことを特徴とする冷陰極放電灯で
ある。

請求項２に記載の発明は、上記Exo電子放射物質が酸
化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛または酸
化鉛であることを特徴とする冷陰極放電灯である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の冷
陰極放電灯を光源として用いたことを特徴とする照明装
置である。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載の照明装置を
バックライトとして用いたことを特徴とする液晶表示装
置である。

（作用）請求項１ないし請求項４の発明によれば、電極の外表
面に直接形成したExo電子放射物質が暗黒中でも電子を
放出するから、放電のきっかけをつくり始動性を向上さ
せることができる。しかも、Exo電子放射物質を電極に
保持させたのでExo電子放射物質から放射された電子が
放電破壊を促し、確実な始動が可能になる。すなわち、
Exo電子は低速電子であるため放電開始に寄与する確率
が相対的に低いものであり、Exo電子がバルブ管壁付近
に発生するとけい光体物質やガラス成分に捕獲されて管
壁に吸収されて放電破壊のために有効に作用しないこと
が心配されるが、このExo電子放射物質を電極に保持さ
せておくと、管壁での吸収が起こり難く、Exo電子の多
くが放電開始に寄与する。

（実施例）以下本発明について、第１図ないし第３図に示す第１
の実施例にもとづき説明する。

第１図は液晶表示装置のバックライトなどに使用され
る冷陰極キセノン放電灯の断面を示し、10はガラスバル
ブである。

本実施例のバルブ10は直管形をなしており、外径が6.
5mm、内径が5.0mmの略真円形となっており、バルブ10の
全長は例えば270mm、電極間間距離が250mmに設定された
放電空間11を有している。

バルブ10の放電空間11に面した内面にはけい光体被膜
12が形成されている。けい光体被膜12は、例えば各々ブ
ルー、ブリーン、レッドに発光領域を有するけい光体を
混合した３波長発光けい光体が使用されている。

バルブ10の両端はボタンステム13、13で閉封されてお
り、これらステム13、13にはそれぞれ電極15、15が設け
られている。電極15、15は冷陰極であり、電極本体16
と、この電極本体16に接続されたリード線17とで構成さ
れており、このリード線17がボタンステム13を気密に貫
通されている。

上記電極本体16は、第２図に示す通り、例えば円筒形
状のニッケル管16aと、このニッケル管16a内に充填され
たほう化ランタムLaB₆等からなる電子放射物質16bとを
有している。なお、この電子放射物質16bは仕事関数以
上の刺激エネルギーで電子を放出するものであり、始動
電圧を印加された場合に放電を誘起するためのものであ
り、後述する本発明のExo電子放射物質とは異なる。

上記ニッケル管16a内に充填されたほう化ランタンLaB
₆からなる電子放射物質16bは、ニッケルNiと混合されて
上記ニッケル管16aに充填されている。

つまり、ニッケル管16a内に、ニッケル粉末と、10〜2
0容量％のLaB₆粉末を混合した混合粉末を充填し、上記
ニッケル管16aを冷間伸線またはスエージング加工す
る。この後熱処理してニッケル粉末を溶融してLaB₆を固
溶着する。これにてニッケル管16aにLaB₆からなる電子
放射物質16bが保持される。

このような電極本体16の一端にはリード線17が溶接さ
れるが、リード線17はジュメット線が用いられる。

バルブ10の上記放電空間11には、キセノンを主体とし
たガス、例えばキセノンとアルゴン、またはキセノンと
ネオンなどが封入されている。

上記電極15、15には、電極本体16の外周面に、Exo電
子を放射する物質からなる層18、18が直接形成されてい
る。このExo電子放射物質層18は、例えばアルミナAl
₂O₃、マグネシアMgOなどからなる。本実施例ではExo電
子放射物質層18としてアルミナ粉末の層が採用されてい
る。

上記アルミナからなるExo電子放射物質層18は、例え
ば酢酸ブチルに、微粒子アルミナと硝化綿とを混入して
懸濁液を作り、この懸濁液を電極本体16の外周面に塗布
し、これを焼成してセラミック化させることにより形成
することができる。

なお、他の方法としては、有機化合アルミ液、例えば
アルコキシドアルミ液を電極本体16の外周面に塗布し、
これを乾燥後、焼成してアルミナ膜として形成すること
もできる。

また、アルミを酸化物の形態でなくAlの状態で電極本
体16の外周面に塗布し、バルブの封止、排気工程の加熱
で酸化させるようにしてもよい。

このような、冷陰極キセノン放電灯は、図示しない高
周波トランジスタインバータ回路を通じて周波数50KHz
で高周波点灯されるようになっている。

上記のような構成の冷陰極キセノン放電灯は、暗黒中
でも容易に始動し、始動時間が大幅に短縮される。

すなわち、電極15の外周面に形成したExo電子放射物
質層18、例えばアルミナ被膜は、常温で暗黒中であって
も高電界を付与することなく常に電子を放出している。

このため、Exo電子が放電のきっかけとなり、この冷
陰極キセノン放電灯を暗黒中で、周波数が宇宙線から遮
断された空間内で点灯させても速やかに点灯する。

また、このExo電子放射物質層18は電極15に設けたの
で、Exo電子放射物質層18から放射された電子は確実に
放電空間に飛び、管壁に吸収されることなく放電破壊の
ために有効に作用し、よってExo電子の多くが放電開始
に寄与するので、安定した始動が可能になる。

これらを実験した結果について、第３図にもとづき説
明する。

第２図は暗黒中での始動時における点灯開始に要する
時間と、その発生率（相対値）との関係を調べた特性図
である。

図中、実線Ａが第１図に示すように、電極15にアルミ
ナからなるExo電子放射物質層18を形成したランプの場
合である。

また、破線ＢはExo電子放射物質層18を備えていない
従来のランプの場合である。

上記特性図から明らかなように、第１図に示す構成の
ランプＡは、きわめて短時間にかつ確実に始動する。

これに比べてExo電子放射物質層18を持たないランプ
Ｂは、始動性がよくないことが判る。

また、放射性同位元素を用いた従来のランプの場合、
平均点灯遅れ時間は0.01秒であり、CaOを塗布した従来
のランプの場合、平均点灯遅れ時間は22.10秒であり、
これに対しExo電子放射物質層18を用いた本発明のラン
プは平均点灯遅れ時間が0.01秒で放射性同位元素を用い
たランプと同等の機能が期待できる。

しかも、本発明のランプであれば、取扱いに多大な注
意を要する放射性同位元素を用いなくてもよいから取扱
いが容易となり、電極の構造も従来の冷陰極を変更する
必要がなく、構造が簡単で製造に手間を要さず安価にな
る。

また、外部光がなくても始動が可能であるから、信頼
性が向上することになる。

なお、本発明は上記の実施例に制約されるものではな
い。

すなわち、第１図の場合、電極本体16を構成したニッ
ケル管16aの外周面にExo電子放射物質層18を被着した
が、第４図に示す第２の実施例のように、ニッケル管16
aの内面に、仕事関数以上の刺激エネルギーで電子を放
出する電子放射物質16bに代わってExo電子放射物質18を
充填してもよい。

また、第５図に示す第３の実施例のように、ニッケル
管16aの内面に、Exo電子放射物質層18を形成し、このEx
o電子放射物質層18の内側に空孔を確保するようにして
もよい。

また、いづれか一方の電極15のみにExo電子放射物質
層18を形成してもよい。

さらに、第１図の場合、バルブ10の両端部にそれぞれ
内部電極として封装した場合を説明したが、本発明はこ
れに限らず、一方の電極は外部電極で構成してもよい。

すなわち、第６図に示す第４の実施例においては、バ
ルブ10の一端に冷陰極15を設け、バルブ10の外面にバル
ブ軸方向に沿って帯形状をなして延びる外部電極20を設
けた冷陰極キセノン放電灯を示す。このような構成のラ
ンプはメータの指針などに使用されるのに好適し、内径
が10mm以下の細い形状とされる。

このような冷陰極キセノン放電ランプであっても、冷
陰極15にアルミナやマグネシアなどからなるExo電子放
射物質層18を設ければ、暗黒中でもきわめて短時間に始
動する。

なお、Exo電子放射物質層18は、アルミナAl₂O₃やマグ
ネシアMgOのほかに、酸化亜鉛ZnOや酸化鉛PbOであって
も同様の効果があることが確認されている。

さらに、本発明はバルブ内面にけい光体被膜を形成し
たランプに制約されるものではない。

また、バルブの断面形状は円形、楕円形または長円形
のいずれの場合であってもよい。

そして、本発明は、バルブの内部に冷陰極を設けたラ
ンプに適用されるもので、既に述べた通り冷陰極ランプ
の場合は始動時に冷陰極が熱電子を放出する構造となっ
ていないため、暗黒での始動特性が悪い。しかもバルブ
内にキセノンを主体とした放電ガスを封入した場合、す
なわち冷陰極キセノン放電灯では、キセノンの電離特性
がよくないので放電し難く、始動電圧が高くなり、始動
に時間がかかる傾向がある。

したがって本発明は、このような冷陰極キセノン放電
灯に適用して有効であることが判る。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、バルブの一端内
部に冷陰極を設けた冷陰極放電灯の冷陰極の外表面に直
接Exo電子放射物質を形成したので、このExo電子放射物
質が暗黒中でも電子を放出して放電のきっかけをつく
り、冷陰極放電灯の始動性を向上させることができる。
このため、冷陰極の構造も従来から大きく変更する必要
がなく、構造が簡単で製造に手間を要さず安価になる。
また、外部光がなくても始動が可能であるから、信頼性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す冷陰極キセノン放
電灯の断面図、第２図は冷陰極の断面図、第３図は始動
時間の特性図、第４図は本発明の第２の実施例を示す冷
陰極の断面図、第５図は本発明の第３の実施例を示す冷
陰極の断面図、第６図は本発明の第４の実施例を示す冷
陰極キセノン放電灯の断面図である。 10……バルブ、11……放電空間、12……けい光体被膜、
15……冷陰極、16……電極本体、17……リード線、18…
…Exo電子放射物質層。

フロントページの続き (72)発明者石塚昌泰東京都港区三田１丁目４番28号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者野口英彦愛媛県今治市旭町５丁目２番地の１ハリソン電機株式会社内 (56)参考文献特開昭59−9849（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 61/54 H01J 61/06 H01J 61/067 H01J 61/09 H01J 61/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バルブの少なくとも一端に冷陰極を設け、
かつバルブ内部に少なくともキセノンを含む希ガスを封
入した冷陰極放電灯において、上記冷陰極の外表面に、暗黒中に仕事関数以下の刺激エ
ネルギーで電子を放出する電子放射物質を直接形成した
ことを特徴とする冷陰極放電灯。
【請求項２】上記電子放射物質は酸化アルミニウム、酸
化マグネシウム、酸化亜鉛または酸化鉛であることを特
徴とする請求項１記載の冷陰極放電灯。
【請求項３】請求項１または２記載の冷陰極放電灯を光
源として用いたことを特徴とする照明装置。
【請求項４】請求項３記載の照明装置をバックライトと
して用いたことを特徴とする液晶表示装置。